Allradantrieb im Miniaturformat: Niederländische Wissenschaftler haben ein Molekül entwickelt, das sich wie ein Auto über eine Oberfläche bewegen kann. Das ? natürlich fahrerlose ? Gefährt ist gerade einmal sieben Nanometer, also Millionstel Millimeter, groß. Wird es mit Strom angeregt, bewegen sich die vier flügelförmigen ?Räder? des Moleküls in die gleiche Richtung und das Mini-Auto setzt sich in Bewegung. Mit einer Umdrehung legt es die beeindruckende Strecke von einem Nanometer zurück.
Die Grafiken und Animationen, mit denen die Wissenschaftler um den Tibor Kudernac von der Universität in Groningen ihre Arbeit illustrieren, erinnern an die Modelle von Lego Technic. Und genauso wie die flexibel zusammensteckbaren Spielzeuge haben die Chemiker das Miniaturauto selbst gebaut: Die paddelartigen Räder bestehen aus Kohlenwasserstoffen, und die Karosserie aus einem stabilen Molekülstück, mit dem die Räder so verbunden sind, dass sie sich drehen können.
Bei einer leichten Spannung von0,5 bis 0,9 Volt in einem Rastertunnelmikroskop rotieren die Räder, so dass sich das winzige Gefährt in Bewegung setzt. Ähnliche Fahrzeuge wurden schon früher entwickelt. Doch den Niederländern ist es nun zum ersten Mal gelungen, dass sich alle vier Räder in die gleiche Richtung drehen.
Allerdings funktioniert das noch nicht zuverlässig. Die Hauptschwierigkeit ist es, das Nano-Auto richtig herum auf der Oberfläche abzusetzen ? landet es auf dem ?Dach? oder der Seite, können die unter Spannung gesetzten Paddel nicht mit der Oberfläche reagieren. Denn im Nanometer-Bereich spielen ganz andere Kräfte als in unserer Makrowelt eine Rolle, vor allem Van-der-Waals-Kräfte und Kapillarkräfte, also Anziehungskräfte zwischen einzelnen Atomen und Molekülen. Wird das Auto unter Strom gesetzt, verändert sich die Anziehungskraft zur Oberfläche, in diesem Fall einer Kupferplatte. Ist diese Anziehung zu groß, bleibt das Gefährt buchstäblich an der Oberfläche hängen oder die Oberfläche bewegt sich dem bereiften Molekül entgegen.
Für das Forscherteam ist ihre Entwicklung allerdings nicht nur ein mikroskopisch kleines Spielzeug, sondern ein weiterer Schritt, um die Funktionsweise molekularer Motoren besser zu verstehen. Ein Forschungszweig, den auch Paul Weiss von der University of California, Los Angeles, für wichtig erachtet, wie er in einem Kommentar zur Studie schreibt ? schließlich gewinnen Nanostrukturen in immer mehr Branchen an Bedeutung.
Tibor Kudernac (Universität Groningen, Niederlande) et al.: Nature, Bd. 479, S. 108, doi: 10.1038/nature10587 Paul Weiss (University of California, Los Angeles): Nature, Bd. 479, S. 188, doi: 10.1038/479187a © wissenschaft.de ? Marion Martin
