Moleculaire motoren op metalen oppervlakken: Efficiënte beweging zonder vloeistoffen maakt nauwkeurig transport van moleculen mogelijk

Moleculaire motoren op metalen oppervlakken: Efficiënte beweging zonder vloeistoffen maakt nauwkeurig transport van moleculen mogelijk

Titel: Revolutionair onderzoek onthult efficiënte, unidirectionele moleculaire beweging op metalen oppervlakken

Subtitel: Nieuwe aanpak maakt gecontroleerde bottom-up assemblage van nanostructuren op atomaire schaal mogelijk

Onderzoek naar motoren van plastic moleculen heeft een opwindende nieuwe wending genomen, zo blijkt uit een onlangs gepubliceerd onderzoek. Een team van wetenschappers heeft ontdekt dat zeer efficiënte moleculaire motoren ook op metalen oppervlakken kunnen werken zonder dat hiervoor complexe ontwerp- en syntheseprocessen nodig zijn.

Eerder onderzoek heeft zich vooral gericht op het bestuderen van moleculaire motoren in oplossingen en op vaste oppervlakken, die dienen als referentiepunten voor het volgen van hun beweging. Deze moleculen vereisen echter een complex ontwerp en synthese omdat de motorfunctie in de chemische structuur moet worden geïntegreerd. Bovendien vertonen ze beperkingen ten opzichte van hun functionaliteit in oplossingen op vaste oppervlakken.

De revolutionaire nieuwe studie laat nu zien dat efficiënte moleculaire beweging mogelijk is op metalen oppervlakken, zelfs zonder complexe ontwerp- en syntheseprocessen. De onderzoekers combineren een eenvoudige moleculaire structuur met het metalen oppervlak, dat op zichzelf geen motorische functie heeft. De beweging van deze moleculen wordt veroorzaakt door intramoleculaire protonenoverdracht, wat leidt tot een modulatie van de potentiële energielagen. Elk molecuul beweegt langs een atomair gedefinieerde rechte lijn met 100 procent unidirectionaliteit.

Om de effectiviteit van deze motoren aan te tonen, slaagden de onderzoekers erin om individuele koolmonoxidemoleculen op een gecontroleerde manier te transporteren. Deze doorbraak opent nieuwe mogelijkheden voor de gecontroleerde bottom-up assemblage van nanostructuren op atomaire schaal.

Het onderzoek is gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift “Chemical Society Reviews” en kan worden bekeken via de volgende link: [1].

Deze ontdekking vertegenwoordigt een mijlpaal in de ontwikkeling van moleculaire motoren en zou toekomstige implicaties kunnen hebben voor verschillende vakgebieden, waaronder materiaalkunde, nanotechnologie en geneeskunde. Het vermogen om nanostructuren op atomair niveau te controleren opent een verscheidenheid aan nieuwe toepassingen en stelt wetenschappers in staat op maat gemaakte materialen met unieke eigenschappen te creëren.

Onderzoek naar moleculaire motoren bevindt zich nog in de beginfase, maar deze veelbelovende studie legt de basis voor verder onderzoek op dit opwindende gebied. Het valt nog te bezien welke potentiële toepassingen en doorbraken de komende jaren kunnen worden bereikt.

Referenties:
[1] Kassem, S. et al. Kunstmatige moleculaire motoren. Chem. Soc. 46, 2592–2621 (2017).
Bron: http://www.nature.com/articles/s41586-023-06384-y