Skip to ContentSkip to Navigation
Over onsNieuws en agendaNieuwsberichten

Beweging van moleculaire motor gekoppeld aan rotor

01 juni 2017

Bij een motor die een machine aandrijft moet de beweging van de motor omgezet worden in een gerichte beweging van de rest van het systeem. Een team van organisch chemici van de RUG onder leiding van Ben Feringa heeft dit principe als eerste toegepast bij een moleculaire motor. Zij maakten een door licht aangedreven motor waarvan de draaibeweging is gekoppeld aan een rotor. Zij publiceerden hun resultaten op 2 juni in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

Links de moleculaire structuur van de motor (in blauw het draaiende deel) met naftaleen rotor (rood). Rechts bovenaanzicht van een rotatie in vier stappen (hv = licht geïnduceerd, ΔT = temperatuur geïnduceerd). Tijdens de omwenteling houdt de naftaleen rotor dezelfde relatieve oriëntatie ten opzichte van de motor. | Illustratie: Feringa Lab / Science
Links de moleculaire structuur van de motor (in blauw het draaiende deel) met naftaleen rotor (rood). Rechts bovenaanzicht van een rotatie in vier stappen (hv = licht geïnduceerd, ΔT = temperatuur geïnduceerd). Tijdens de omwenteling houdt de naftaleen rotor dezelfde relatieve oriëntatie ten opzichte van de motor. | Illustratie: Feringa Lab / Science

De rotor van naftaleen zit vast aan de motor via een enkele koolstof-koolstof verbinding, die dient als vrij draaipunt. Het totale molecuul is zo ontworpen dat de beweging van de rotor wordt gecontroleerd. Net zoals de maan om de aarde draait terwijl steeds dezelfde kant naar ons is gericht, zo houdt de rotor van naftaleen dezelfde relatieve stand aan terwijl hij een omwenteling om de motor maakt.

‘Er was nogal wat ingewikkelde stereochemie nodig om dit voor elkaar te krijgen. Er zit een jaar of vier, vijf werk in’, zegt Feringa, die afgelopen jaar met twee collega’s de Nobelprijs voor Chemie ontving voor pionierswerk aan moleculaire motoren. ‘Maar we hebben nu een fundamentele stap gezet in de ontwikkeling van moleculaire machines: het synchroniseren van beweging.’

Balans

Tijdens de vier stappen waarmee de motor een volledige omwenteling maakt is de rotor van naftaleen beperkt in zijn beweging door de rest van het molecuul. Op die manier is de beweging van motor en rotor gekoppeld. ‘We moesten een balans vinden: we wilden de beweging van de rotor beperken, maar hij moest wel van positie veranderen.’ Het team bouwde twee verschillende versies, waarbij de rotor naar binnen of naar buiten wees en rond werd geduwd of getrokken door de motor.

Ben Feringa | Foto Rijksuniversiteit Groningen / Jeroen van Kooten
Ben Feringa | Foto Rijksuniversiteit Groningen / Jeroen van Kooten

Met het koppelen van twee bewegende delen heeft de groep van Feringa een belangrijk stap gezet in het maken van functionele moleculaire machines. ‘In de biologie zie je veel van dit soort systemen, waarbij moleculen via een soort versnellingsbak zijn gekoppeld, zodat beweging wordt gesynchroniseerd of versterkt. Maar in kunstmatige systemen, zoals dat van ons, is zoiets niet eerder vertoond, voor zover ik weet.

Het systeem dat Feringa beschrijft in Science heeft geen praktische toepassing. ‘Dit is net zoiets als het bouwen van de moleculaire auto, zes jaar geleden. Daarmee lieten we zien dat het mogelijk is de draaibeweging van onze moleculaire motor om te zetten in gerichte beweging over een oppervlak,’zegt Feringa. ‘Nu laten we zien dat het mogelijk is om beweging door te geven.’

Referentie: Peter Štacko, Jos C. M. Kistemaker, Thomas van Leeuwen, Mu-Chieh Chang, Edwin Otten, Ben L. Feringa: Locked synchronous rotor motion in a molecular motor. Science 2 juni 2017, DOI 10.1126/science.aam8808

Laatst gewijzigd:02 juni 2017 09:16
printOok beschikbaar in het: English

Meer nieuws

  • 16 mei 2018

    Het nut van algen boven water

    Tussen de Bahama’s en Ierland goten algenonderzoeksters Maria van Leeuwe en Jacqueline Stefels van de RUG honderden liters oceaanwater door hun filters. Ze voeren op onderzoeksschip de Pelagia een etappe van de NICO-expeditie mee. Het Netherlands Initiative...

  • 09 mei 2018

    Petra Rudolf gekozen tot nieuwe voorzitter European Physical Society

    RUG-hoogleraar Experimentele Vaste Stof Fysica Petra Rudolf is verkozen tot 'president' van de European Physical Society (EPS). Met ingang van april 2019 zal zij deze organisatie, die natuurkundige vakverenigingen in heel Europa (inclusief Turkije en...

  • 08 mei 2018

    Professor Sijbren Otto wint eervolle Royal Society of Chemistry Award

    Aan hoogleraar Systeemchemie Sijbren Otto van de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) is de Supramolecular Chemistry Award 2018 van de Britse Royal Society of Chemistry toegekend. Otto ontvangt deze tweejaarlijkse prijs voor zijn bijdrage aan het onderzoek...