Nanoswitches omdanner lys til makroskopisk bevægelse

Forskere fra University of Twentes MESA+ forskningsinstitut har udviklet spiralbånd lavet af molekyler, som er i stand til at omdanne lys til kompleks makroskopisk bevægelse. Derfor, de formåede at forstærke molekylær bevægelse og oversætte den til den makroskopiske verden. Forskningen, som var inspireret af bevægelse i planter, er publiceret i det store videnskabelige tidsskrift Naturkemi .

I løbet af de sidste årtier, kemikere har konstrueret forskellige molekylære maskiner, inklusive molekylær pincet og sakse, og endda molekylære nanobiler. Imidlertid, molekylære maskiners bevægelse er generelt begrænset til kun nanoverdenen. At forstærke bevægelsen af ​​disse systemer på en sådan måde, at de ville påvirke den makroskopiske verden, er derfor fortsat en stor nutidig udfordring. Forskere fra University of Twentes MESA+ forskningsinstitut ledet af hovedforsker Nathalie Katsonis har taget denne udfordring op. De udviklede spiralbånd indeholdende molekylære nanoswitches. Disse spiraler krøller, vride, trække sig sammen eller udvide sig under påvirkning af UV-lys, og kan bruges til at udføre arbejde, for eksempel ved at skifte magneter.

Molekylære nanoswitches

Spiralerne består af tynde strimler skåret ud af en film af flydende krystal doteret med molekylære kontakter, der er et par nanometer lange (en nanometer er en milliontedel af en millimeter). Ved bestråling af spiralen med UV-lys, indersiden af ​​strimlen trækker sig sammen, mens ydersiden udvider sig, hvilket resulterer i, at spiralen krøller sig sammen. Med tidens gang, eller efter at have udsat spiralen for normalt lys, materialet vender tilbage til sin oprindelige form.

Forskerne er i stand til at bestemme den oprindelige form af strimlerne ved at vælge den vinkel, som de skæres i filmen - de kan få en højrehåndet spiral, en venstrehåndsspiral, eller endda en kombination af begge. Følgelig, det er også muligt at forprogrammere spiralbevægelsernes bevægelser.

Forskerne blev inspireret af naturen til deres forskning:Den måde, spiralerne bevæger sig på, svarer til, hvordan planteranker krøller sig for at binde til en støtte og til sidst nå mod solen. Disse nye nanostrukturerede materialer kan bruges til at udvikle blød robotteknologi, eller som aktive trådløse elementer i mikrofluidiske enheder.