Grazer gewinnen erstes „Molekül-Formel-1-Rennen“

Grazer Forscher haben ein „Auto“ entwickelt, das nur so groß ist wie ein Molekül. Nun haben sie am weltweit ersten Rennen dieser „Molekülautos“ teilgenommen – und gewonnen.

Eine Strecke von 100 Nanometern sollte in 36 Stunden bewältigt werden. Das Team um Leonhard Grill von der Universität Graz hat ihr „Molekülauto“ in eineinhalb Stunden 150 Nanometer weit bewegt.

Über 300 Nanometer pro Stunde

Zum „Nanocar-Race“ am Wochenende waren sechs internationale Forscherteams mit ihren Miniboliden, die nur ein bis zwei Millionstel Millimeter groß sind, geladen. Beim Rennen mussten die Fahrzeuge durch minimale elektrische Impulse aus eigenem Antrieb entlang des vorgegebenen Parcours manövriert werden. Dazu mussten auch zwei „Schikanen“ im 120-Grad-Winkel überwunden werden.

Einen davon hat Grill vom Institut für Chemie der Uni Graz gemeinsam mit James Tour von der Rice University in Houston (USA) konstruiert. Während die amerikanischen Partner die Moleküle hergestellt hatten, wurden diese an der Uni Graz „trainiert“, also mit einem Rastertunnelmikroskop untersucht und bei ihrer Bewegung beobachtet und im Rennen „gefahren“.

Uni Graz / Grill

„Dabei haben wir 150 Nanometer in eineinhalb Stunden zurückgelegt. Zwischenzeitlich haben wir Geschwindigkeiten von über 300 Nanometer pro Stunde erreicht“, schilderte Grill gegenüber science.ORF.at. Das ist eine außerordentliche Leistung, denn die Veranstalter selbst gaben den Teams für die Strecke eineinhalb Tage Zeit.

Ein Sieg des Designs

„Das zweitschnellste molekulare Auto war etwa sechsmal langsamer als wir“, hob Grill hervor. Insgesamt hat das österreichisch-texanische Team quasi als Fleißarbeit an den beiden Renntagen eine Strecke von 1.000 Nanometer, also einen Mikrometer zurückgelegt.

Den Erfolg seines Teams begründet Grill einerseits mit dem speziellen Design des Moleküls: „Das fußt auf den Erfahrungen von jahrzehntelanger Forschung der Chemiker an der Rice University. Es ist, wie wir gesehen haben, einfach ein sehr, sehr gutes Molekül“, sagte Grill. Zum anderen habe man in Graz die Manipulationsmechanismen vorantreiben können.

„Wir konnten die Wechselwirkung von Molekül zur Oberfläche wesentlich optimieren“, sagte Grill. „Wir haben schon geahnt, dass wir ein gutes Ergebnis erzielen werden und konnten tatsächlich viel herausholen“, zeigte er sich mit dem Erfolg zufrieden.

Ziel: Molekulare Maschinen

Hinter den Bemühungen der Nanotechnologen steckt die Idee, die Welt der Atome und Moleküle gezielt so zu manipulieren, dass sich molekulare Maschinen entwickeln lassen, die sinnvolle Arbeit auf der atomaren Skala verrichten.

Die winzigen Roboter könnten mit einzelnen Atomen oder Molekülen hantieren und fantastische neue Werkstoffe herstellen oder Substanzen transportieren. Einen Schritt in diese Richtung hat das Forscherteam mit Physikern und Chemikern aus Graz und Houston in Toulouse geschafft.

science.ORF.at/APA

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