Molekulare Motoren auf Metalloberflächen: Effiziente Bewegung ohne Flüssigkeiten ermöglicht präzises Transportieren von Molekülen

Titel: Revolutionäre Studie enthüllt effiziente, unidirektionale molekulare Bewegung auf Metalloberflächen

Untertitel: Neuartiger Ansatz ermöglicht kontrollierte Bottom-Up-Assembly von Nanostrukturen im atomaren Maßstab

Die Forschung im Bereich der Kunststoffmolekülmotoren hat eine aufregende neue Wendung genommen, wie eine kürzlich veröffentlichte Studie zeigt. Ein Team von Wissenschaftlern hat herausgefunden, dass hoch effiziente molekulare Motoren auch auf Metalloberflächen funktionieren können, ohne dabei komplexe Design- und Syntheseprozesse zu erfordern.

Die bisherige Forschung konzentrierte sich hauptsächlich auf die Untersuchung von molekularen Motoren in Lösungen und auf festen Oberflächen, die als Bezugspunkte für die Verfolgung ihrer Bewegung dienen. Allerdings erfordern diese Moleküle eine aufwändige Gestaltung und Synthese, da die Motorfunktion in die chemische Struktur eingebunden sein muss. Außerdem zeigen sie im Vergleich zu ihrer Funktionalität in Lösungen auf festen Oberflächen Einschränkungen.

Die revolutionäre neue Studie zeigt nun, dass auf Metalloberflächen eine effiziente molekulare Bewegung auch ohne komplexe Design- und Syntheseprozesse möglich ist. Dabei kombinieren die Forscher eine einfache Molekülstruktur mit der Metalloberfläche, die allein nicht über eine Motorfunktion verfügt. Die Bewegung dieser Moleküle wird durch intramolekularen Protonentransfer ausgelöst, was zu einer Modulation der potentiellen Energieschichten führt. Jedes Molekül bewegt sich mit 100-prozentiger Unidirektionalität entlang einer atomar definierten geraden Linie.

Um die Wirksamkeit dieser Motoren zu demonstrieren, gelang es den Forschern, einzelne Kohlenmonoxid-Moleküle kontrolliert zu transportieren. Dieser Durchbruch eröffnet neue Möglichkeiten für die kontrollierte Bottom-Up-Assembly von Nanostrukturen im atomaren Maßstab.

Die Studie wurde im renommierten Fachjournal „Chemical Society Reviews“ veröffentlicht und kann unter folgendem Link eingesehen werden: [1].

Diese Entdeckung stellt einen Meilenstein in der Entwicklung molekularer Motoren dar und könnte in Zukunft Auswirkungen auf verschiedene Bereiche haben, darunter die Materialwissenschaften, die Nanotechnologie und die Medizin. Die Möglichkeit, Nanostrukturen auf atomarer Ebene zu steuern, eröffnet eine Vielzahl neuer Anwendungen und ermöglicht es Wissenschaftlern, maßgeschneiderte Materialien mit einzigartigen Eigenschaften herzustellen.

Die Erforschung molekularer Motoren steckt noch in den Anfängen, aber diese vielversprechende Studie legt den Grundstein für weitere Forschungen auf diesem spannenden Gebiet. Es bleibt abzuwarten, welche potenziellen Anwendungen und Durchbrüche in den kommenden Jahren erzielt werden können.

Referenzen:
[1] Kassem, S. et al. Artificial molecular motors. Chem. Soc. Rev. 46, 2592–2621 (2017).
Quelle: http://www.nature.com/articles/s41586-023-06384-y