02.07.2007

Ultraschnelle Nanoschalter

Forscher aus Oldenburg haben einen durch Laserpulse kontrollierten Mechanismus entdeckt, der sich zur Steuerung von Nanomaschinen eignen könnte.



Forscher aus Oldenburg haben einen durch Laserpulse kontrollierten Mechanismus entdeckt, der sich zur Steuerung von Nanomaschinen eignen könnte.

Oldenburg - In den letzten Jahren hat sich die die Entwicklung von Maschinen in Molekülgröße zu einem zentralen Arbeitsbereich moderner Naturwissenschaften entwickelt. Der Nutzen von Nanomaschinen auf Molekülbasis liegt auf der Hand: In einem Reaktionskolben lassen sich weit mehr als 10 24 dieser winzigen Komponenten herstellen. Somit stehen Nanomaschinen in praktisch unbegrenzter Menge zur Verfügung.

Die Natur bietet zahlreiche Beispiele für molekulare Maschinen. Biologische Phänomene wie der für die Muskelbewegung verantwortliche Aktin-Myosin-Nanomotor oder die rotierende Bewegung von ATPase, ein Enzym zur Energiegewinnung im menschlichen Körper, sind faszinierende Beispiele für das Potenzial molekularer Maschinen.

In der Nanotechnologie hat man schon länger Schalter, Pendel, Drehkreuze und andere Komponenten in Molekülgröße entwickelt. Eine zentrale Schwierigkeit allerdings bleibt: Wie lassen sich die Winzlinge durch Aufnahme von Energie gezielt steuern?

Wissenschaftler der Universität Oldenburg um Thorsten Klüner, Professor für Theoretische Physikalische Chemie am Institut für Reine und Angewandte Chemie (IRAC), haben sich diese Frage vorgenommen und nun ihre wegweisenden Ergebnisse auf dem Gebiet der Oberflächen-Nanochemie in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Die Oldenburger haben Systeme molekularer Nanostrukturen untersucht, die durch schwache elektrostatische Wechselwirkung auf einer elektrisch isolierenden Metalloxidoberfläche adsorbiert sind. Durch theoretische Modellierung dieser Systeme auf Supercomputern ist es ihnen gelungen, einen völlig neuen, durch Laserpulse kontrollierten Wechselwirkungsmechanismus zu entdecken, der es in Zukunft möglich machen könnte, komplexe Nanosysteme effizient zu schalten.

Eine Besonderheit des neuen Mechanismus ist, dass die Schaltung solcher molekularer Nanostrukturen in einer Zeitskala von einigen Femtosekunden verläuft. Ein solches ultraschnelles Schalten von Nanostrukturen könnte, so Klüner, die Grundlage für hocheffiziente Nanomaschinen der Zukunft abgeben.

Quelle: Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

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