Light-driven dual rotary motors
Een moleculaire motor met twee rotors
Het beheersen van beweging op de allerkleinste schaal is al lange tijd een doel binnen de chemie. Moleculaire machines – kleine systemen die energie omzetten in gecontroleerde beweging – laten zien dat dit mogelijk is, een doorbraak die werd erkend met de Nobelprijs voor de Chemie in 2016. Binnen deze systemen zijn door licht aangedreven moleculaire motoren bijzonder veelbelovend, omdat licht de beweging met grote precisie kan aandrijven.
De meeste kunstmatige moleculaire motoren die tot nu toe zijn ontwikkeld bevatten slechts één roterende eenheid. Veel biologische moleculaire machines vertrouwen daarentegen op meerdere bewegende onderdelen die samenwerken om complexe taken uit te voeren. In haar proefschrift onderzoekt Carlijn van Beek duaal-rotor moleculaire motoren, waarin twee roterende eenheden in één molecuul zijn ingebouwd – vergelijkbaar met twee wielen op dezelfde as. Deze systemen bieden een platform om te bestuderen hoe moleculaire beweging kan worden gecoördineerd en gecontroleerd.
In haar proefschrift introduceert Van Beek nieuwe ontwerpen voor moleculaire motoren en onderzoekt hoe hun structuur hun beweging beïnvloedt. Een nieuw ontwikkeld motorframe liet zien dat de twee rotors tijdens hun rotatie met elkaar kunnen “communiceren”, wat betekent dat de beweging van de ene rotor invloed heeft op die van de andere. Daarnaast laat Van Beek zien dat twee verschillende rotors in één molecuul gecombineerd kunnen worden, waardoor elke rotor met zijn eigen frequentie kan roteren. Samen leggen deze inzichten de basis voor toekomstige moleculaire machines met steeds geavanceerdere en beter programmeerbare beweging.
Carlijn van Beek voerde haar onderzoek uit bij het Stratingh Institute for Chemistry