Een groep wetenschappers uit Groningen, Edinburgh en Bologna is er als eerste in geslaagd om een met het blote oog waarneembaar object - een druppeltje vloeistof - te verplaatsen door middel van moleculaire motoren. "Nog nooit was ik zo blij met een beweging van een druppel," zegt onderzoekster prof.dr. Petra Rudolf van het Materials Science Centre van de Rijksuniversiteit Groningen. De vinding wordt gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijk tijdschrift Nature Materials.

Ook de natuur gebruikt moleculaire motoren om objecten te verplaatsen. Soms zijn dit objecten van dezelfde orde van grootte als de motoren (bijvoorbeeld eiwitten), soms ook zijn de objecten miljoenen malen groter zijn dan de moleculen die de motoren vormen. Het samentrekken van spieren is een voorbeeld van dit laatste.

De samenwerkende onderzoekers uit Groningen, Edinburgh en Bologna zijn door dit laatste voorbeeld geïnspireerd. Zij hebben een kunstmatige moleculaire motor vervaardigd die een macroscopisch object, een vloeistofdruppel, kan verplaatsen door collectief gedrag van de motormoleculen.

Bestuurbare moleculen

Het werk wordt verricht door een bijzonder soort moleculaire motoren, rotaxanen geheten. Rotaxanen zijn moleculen die gevormd zijn uit een ring die rond een staaf geschoven is. Onder invloed van licht kan de positie van de ring op die staaf veranderen. Daarmee veranderen ook sommige eigenschappen van het molecuul.

Bevochtigbaarheid

Het specifieke molecuul dat de onderzoekers gebruikten, bevat een fluorinegroep. De ring kan twee posities innemen. Als de ring ver van die fluorinegroep af staat, krijgt een oppervlak dat met dit molecuul gecoat is dezelfde eigenschap als de bekende Teflonpan: een vloeistof hecht zich er niet aan. Als de ring in de andere stand staat, wordt de fluorinegroep afgedekt en kan een vloeistof zich wel aan het oppervlak hechten. Zo is het mogelijk een oppervlak te maken waarvan de `bevochtigbaarheid' met behulp van licht kan worden beïnvloed.

Klimmen

De onderzoeksgroep heeft een laag rotaxanen van slechts à©à©n molecuul dik op een verguld plaatje glas of mica aangebracht. Daarop wordt een druppeltje van à©à©n miljoenste liter vloeistof (afmeting ongeveer 1mm) aangebracht. De vloeistof di-iodomethaan werkt het beste. Als nu vlak naast het druppeltje met een lichtstraal de `bevochtigbaarheid' wordt veranderd, gaat het druppeltje bewegen in de richting van het belichte gebied. Dat lukt zelfs als het oppervlak schuin staat en de druppel tegen een helling van twaalf graden op moet klimmen.

Laboratoria op een chip

Het gevonden principe zal goed gebruikt kunnen worden om uiterst kleine hoeveelheden vloeistoffen te verpompen in `laboratoria op een chip', voorspelt Rudolf. Vooral uit de medische hoek bestaat daarvoor veel belangstelling.

bron:RUG