Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben moleculaire spiralen ontwikkeld die licht om kunnen zetten naar beweging. Hiermee zijn ze er in geslaagd om bewegingen vanuit de nanowereld te versterken naar de macroscopische wereld. Het onderzoek, dat is geïnspireerd op bewegingen van planten, is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke vakblad Nature Chemistry.
Chemici hebben de afgelopen decennia al diverse moleculaire machines gebouwd zoals moleculaire pincetten, scharen en zelfs moleculaire autootjes. De bewegingen hiervan beperken zich doorgaans echter tot de nanowereld. Het was altijd een uitdaging om de bewegingen van deze systemen dusdanig te versterken, zodat ze in te zetten zijn in de macrowereld. Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente zijn hier nu, onder leiding van hoofdonderzoekster Nathalie Katsonis, wel in geslaagd. Ze ontwikkelden spiralen met daarin moleculaire nanoschakelaars. Onder invloed van uv-licht kunnen deze spiralen krullen, zich draaien, samentrekken of juist uitzetten. Hierdoor ontstaat een systeem dat arbeid kan verrichten, bijvoorbeeld door magneten te verplaatsen.
Moleculaire nanoschakelaars
De spiralen bestaan uit reepjes die zijn gesneden uit een film van vloeibare kristallen met daarin moleculaire schakelaars van één à twee nanometer groot (een nanometer is een miljoen keer kleiner dan een millimeter). Als je de spiraal bestraalt met uv-licht krimpt bijvoorbeeld de binnenkant van het materiaal en zet de buitenkant juist iets uit. Het gevolg is dat de spiraal krult. Na verloop van tijd, of door de spiraal met normaal licht te beschijnen, keert het materiaal weer terug in zijn oorspronkelijk vorm.
Doordat de onderzoekers zelf kunnen bepalen wat de oorspronkelijke vorm van het materiaal is – door de manier waarop ze film snijden (zoals bijvoorbeeld een linksdraaiende, een rechtsdraaiende schroef of een combinatie van beide) – kunnen ze allerlei verschillende bewegingen mogelijk maken.
De wetenschappers lieten zich bij hun onderzoek inspireren door de natuur. De spiralen werken op een vergelijkbare manier als de ranken van planten zich krullen richting zon. Op termijn zijn de spiralen bijvoorbeeld in te zetten voor ‘zachte robotica’ of als schakelingen op vloeistofchips.
Onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door Supitchaya Iamsaard, Sarah Jane Aβhoff, Benjamin Matt, Tibor Kudernac, Jeroen Cornelissen en Nathalie Katsonis van de vakgroepen Biomolecular Nanotechnology en Molecular Nanofabrication van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente. Ze werkten hierbij samen met Stephen Fletcher van de Universiteit van Oxford. Het onderzoek is financieel mede mogelijk gemaakt door een Europese ERC Starting Grant.
Noot voor de pers
Voor meer informatie, beeldmateriaal, interviewverzoeken of een digitale versie van het artikel ‘Conversion of light into macroscopic helical motion’ kunt u contact opnemen met UT-wetenschapsvoorlichter Joost Bruysters (06 1048 8228).
