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Molekularer „Wankelmotor“, angetrieben von Photonen
Eine der großen Entdeckungen der Biologie ist, dass die Motoren des Lebens molekulare Motoren sind – winzige Maschinen, die alle Lebewesen erschaffen, transportieren und zusammenbauen.
Das hat mehr als nur ein wenig grünäugige Eifersucht bei Physikern und Ingenieuren ausgelöst, die molekulare Maschinen auf eigene Faust haben möchten. Es besteht also kein geringes Interesse an der Entwicklung molekularer Geräte, die leicht für diese Aufgabe genutzt werden können.
Heute sagen Jin Zhang von der University of California Los Angeles und ein paar Freunde, dass sie eine Maschine gefunden haben, die der Rechnung entspricht.
Vor einigen Jahren entdeckten Chemiker, dass sich Gruppen von 13 oder 19 Bormolekülen zu konzentrischen Ringen formen, die sich unabhängig voneinander drehen können, ähnlich wie der Kolben in einem Wankelmotor. Aus diesem Grund nahmen sie schnell den Spitznamen molekulare Wankelmotoren auf. Die einzige Frage war, wie man sie antreibt.
Jetzt haben Zhang und seine Freunde berechnet, dass dies bemerkenswert einfach sein sollte – zappen Sie sie einfach mit zirkular polarisiertem Infrarotlicht. Dadurch wird der Innenring gegenläufig zum Außenring verdreht, wie bei einem Wankelmotor.
Natürlich haben Nanotechnologen viele molekulare Motoren und sogar einige Rotationsversionen identifiziert (da fällt einem spontan ATP ein).
Das Besondere an diesem ist, dass das polarisierte Licht den elektronischen Grundzustand des Moleküls nicht anregt und es chemisch aktiv lässt.
Andere Formen molekularer Energie wie chemischer oder elektrischer Strom können dagegen systemkritische Wärme erzeugen.
Im Moment ist der photonenbetriebene molekulare Wankelmotor nur eine Idee, das Ergebnis detaillierter chemischer Modellierung.
Zhang und Co. überlassen es anderen, die sich gerne die Hände schmutzig machen, eines dieser Moleküle tatsächlich zum Drehen zu bringen.
Wenn sie ihre Summen richtig haben, sollte das eher früher als später sein.
Ref: arxiv.org/abs/1204.2505 : Photogetriebener molekularer Wankelmotor, B13+