Graz/Bologna – Mikroskopisch kleine elektronische Bauteile lassen sich schon seit längerem herstellen, doch deren Steuerung war bisher ein Problem. Nun haben Forscher an der Universität Graz im Team mit Kollegen aus Bologna eine Methode entwickelt, die dies möglich macht. Damit könnten künftig Millionstel Millimeter kleine Elektronik-Bausteine eingesetzt werden, um gezielt Arbeit auf molekularer Ebene zu erledigen. Die durch Licht bewegten molekularen Maschinen sollen etwa Wirkstoffe an den Zielort bringen oder elektronische Strukturen aus Atomen bauen.
Im menschlichen Körper sorgen winzige Biomoleküle für Stofftransport. Traum der Forscher ist es, solche molekularen Maschinen, die sinnvolle Arbeit auf atomarer Skala verrichten, künstlich zu schaffen – und in Bewegung zu setzen. Die gezielt hergestellten winzigen Roboter könnten dann mit einzelnen Atomen oder Molekülen hantieren und ungeahnte neue Werkstoffe herstellen oder Substanzen transportieren. Das Team um Leonhard Grill vom Institut für Chemie der Universität Graz untersucht, wie sich einzelne Moleküle auf einer Oberfläche bewegen lassen.
Steuerung per Licht
In Kooperation mit der Universität Bologna haben die Grazer Forscher den Nachweis erbracht, dass sich Moleküle auf einer Silberoberfläche mit Licht in unterschiedlichen Lichtfarben (Wellenlängen) zwischen zwei Zuständen hin- und herschalten lassen können, teilte die Universität Graz mit. Dadurch wird ein Seitenarm des Moleküls räumlich nach oben gerichtet oder nach unten gebogen: "Die vertikal ausgerichteten Moleküle zeigen eine wesentlich höhere Mobilität", fasste Grill die Ergebnisse der Experimente zusammen. Der Grazer Wissenschafter vermutet, dass der nach unten gebogene Seitenarm des Moleküls in etwa wie ein Anker funktioniert.
"Wir können die Schaltzustände des Seitenarms sowohl an einzelnen Molekülen als auch entlang der gesamten Oberfläche kontrolliert einstellen", berichtete der Leiter der Arbeitsgruppe für "Single-Molecule-Chemistry" weiter. So lasse sich die Beweglichkeit der einzelnen Teile gezielt steuern und die molekularen Maschinen an einer Oberfläche fixieren oder bei Bedarf freigeben.
Die Ergebnisse der Studie im Rahmen eines vom EU-Programm "Future Emerging Technologies" finanzierten Projekts wurden jüngst als Titelgeschichte in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" veröffentlicht. (APA, red, 21.11.2018)