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Nanotechnologie: Der kleinste Elektromotor der Welt

Bisher nutzen Maschinen aus der Nanowelt Licht oder chemische Reaktionen als Antrieb. Nun haben US-Chemiker erstmals einen Elektromotor aus nur einem Molekül konstruiert. Theoretisch könnten sogar zwei Atome genügen.
Der kleinste Elektromotor der WeltLaden...

Schon 2005 maß der damals kleinste Elektromotor der Welt nur 200 Nanometer, was einem Dreihundertstel der Dicke eines Haares entspricht. Dennoch erscheint er gegenüber dem neuesten Modell riesig: Das Team um den Chemiker E. Charles H. Sykes von der Tufts University in Medford (Massachusetts) stellte jetzt einen Motor vor, der gerade einmal einen Nanometer groß ist und aus einem einzigen Molekül besteht (Nature Nanotechnology 6, S. 625, 2011). Anders als seine Konkurrenten aus der Zwergenklasse, die mit Licht oder chemischen Reaktionen angetrieben werden, funktioniert er allein mit elektrischer Energie.

Im Detail besteht der neue Minimotor aus einem gebogenen Thioethermolekül, das auf einer Kupferoberfläche sitzt. Dabei hängen zwei verschieden lange Kohlenwasserstoffketten (eine Butyl- und eine Methylgruppe), die entfernt an Ärmchen erinnern, in einem Winkel von etwas mehr als 100 Grad an einem zentralen Schwefelatom. Dieses ist frei drehbar mit einem Kupferatom der Unterlage verknüpft, wobei es die beiden Elektronen für die Bindung ganz allein beisteuert – eine Großzügigkeit, die ihm mit seinen zwei freien Elektronenpaaren nicht schwerfällt.

Durch die Verankerung auf der Kupferschicht wird das Schwefelatom zu einem "chiralen Zentrum": Je nachdem, mit welchem seiner freien Elektronenpaare es an die Unterlage andockt, entstehen zwei zueinander spiegelbildliche Gebilde. Chemiker sprechen von Enantiomeren und unterscheiden sie mit den Buchstaben "R" und "S"...

Januar 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Januar 2012

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