Autonomy and chirality in molecular motors

Nieuwe moleculaire motor is symmetrisch

De draairichting van de moleculaire motoren uit het lab van Nobelprijswinnaar Ben Feringa wordt bepaald door chiraliteit. Chiraliteit is een vorm van asymmetrie waarbij het spiegelbeeld niet identiek is aan het origineel, zoals een linker- en een rechterhand of een zaksteek (de simpelste knoop) die links- of rechtshandig kan zijn. De moleculaire motoren bezitten twee vormen van chiraliteit. Een asymmetrisch koolstofatoom verzekert een permanente chiraliteit, vergelijkbaar met een linkerhand die niet in een rechter kan veranderen. De heliciteit van de motor is een dynamische vorm van chiraliteit, vergelijkbaar met een linkshandige zaksteek in een touw dat opnieuw geknoopt kan worden tot een rechtshandige.

Jos Kistemaker heeft nu een nieuwe motor gerealiseerd, die in één richting draait zonder chiraal te zijn. Om dat te bereiken gebruikte hij het feit dat elk object met een intern spiegelvlak achiraal is. Hoewel bijvoorbeeld onze handen op zich chiraal zijn, is ons lichaam als gehaal dat niet, doordat links en rechts aan elkaar gespiegeld zijn. Om in de nieuwe motor permanente chiraliteit te laten verdwijnen plaatste Kistemaker het asymmetrisch koolstofatoom in het spiegelvlak waardoor het geheel symmetrisch wordt. Dat laat de dynamische heliciteit links en rechts van het spiegelvlak achter, vergelijkbaar met een stukje touw met zowel een links- als een rechtshandige zaksteek.

Het centrale symmetrische koolstofatoom in de nieuwe motor heeft in het spiegelvlak twee verschillende groepen. Het formaat van deze groepen bepaalt wat de boven- en onderkant is, wat ervoor zorgt dat het molecuul autonoom bepaalt of het in vloeistof naar voor of achter zwemt.

Het promotieonderzoek van Jos Kistemaker vond plaats bij de afdeling Synthetische Organische Chemie van het Stratingh Instituut.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/70d90353-b985-4883-8289-3e2a9fe81b28