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Die kleinsten Maschinen der Welt

Oktober 2016
21
Autor: Theodora Laser
Firma: Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V.
Die kleinsten Maschinen der Welt

Die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm vergibt den Nobelpreis für Chemie 2016 an drei Molekülforscher. Jean-Pierre Sauvage. James Fraser Stoddart und Bernard Feringa entwickelten die kleinsten Maschinen der Welt.

Was klingt wie Science-Fiction ist nun Realität: Wissenschaftler entwickelten künstliche Maschinen auf Molekularbasis, so genannte Nanomaschinen. Diese sind über tausendmal kleiner als der Durchmesser eines Haares. Die neue Technik birgt ein immenses Potenzial, auch wenn es bis zum alltäglichen Einsatz noch ein weiter Weg ist.

Die ersten Schritte in diese Richtung machte der 1944 in Frankreich geborene Jean-Pierre Sauvage von der Universität Straßburg. 1983 gelang es ihm zwei Ringe aus Molekülen herzustellen, die wie Kettenglieder zusammenhängen und sich ebenso locker bewegen. Der Brite James Fraser Stoddart von der Northwestern University in Evanston, arbeitet seit den 1990er Jahren an so genannten Rotaxane. Dies sind molekulare Achsen die auf dazugehörenden Ringen auf- und absteigen können. Auf dieser Grundlage entstanden winzige Aufzüge und künstliche Muskeln. Die Rotaxane nutzte Stoddart zudem um Computerchips herzustellen, die zwar lediglich 20 Kilobyte speicherten, jedoch um ein vielfaches kleiner waren als herkömmliche Chips. Forscher glauben, dass diese Methode künftig die Computerwelt revolutionieren wird.

Bernard Geringa, gebürtiger Niederländer von der Universität Groningen gelang es schließlich den ersten molekularen Motor zu bauen, der sich kontinuierlich in eine Richtung dreht. 2011 wurde durch diese Technologie die Konstruktion einer Art Nano-Auto möglich. Die Stromversorgung erfolgte über die Spitze eines Rastertunnelmikroskops. Mit kurzen Spannungsimpulsen versetzen die Forscher das Fahrzeug in Bewegung. Zehn Impulse erlaubten dem Auto eine Strecke von sechs Nanometern zurückzulegen.

Nach Ansicht der Fachjury sind die Preisträger in eine neue Dimension der Chemie vorgedrungen: „Sie haben Moleküle entwickelt, deren Bewegungen man kontrollieren kann und die eine Aufgabe erfüllen, wenn sie die dafür nötige Energie bekommen“. Forscher gehen davon aus, dass die Verwendung von Nanomaschinen künftig die Erstellung neuer Materialien und Sensoren revolutionieren könnte. „Die drei Nobelpreisträger haben dieses ganze Feld von molekularen Maschinen eröffnet“, beschrieb Nobel-Juror Olof Ramström. „Die Entwicklungsstufe hier ist ähnlich der zu Beginn des 19. Jahrhunderts, als viele Forscher zeigten, dass elektrische Maschinen möglich sein könnten. Die Zukunft wird zeigen, wie wir das hier anwenden können.“

 

Bildquelle: Fotolia/ BillionPhotos.com

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