Ga naar hoofdinhoud

Miniaturisering van machines

Rainer Herges en Susann Boretius van het speciale onderzoeksgebied 677 testen met een MRI een contrastmiddel, dat kan worden geactiveerd met licht (foto: CAU)

Wetenschappers van de Christian-Albrechts-Universität in Kiel (CAU) willen in de komende vier jaar een nieuwe ingenieurstechniek op moleculair niveau ontwikkelen. Deze ultieme miniaturisering moet de efficiëntie van energie conversiesystemen, medicijnen, diagnostische methoden en materialen verbeteren en compleet nieuwe toepassingsgebieden openstellen.

De Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) maakte op 21 mei bekend, dat ze het onderzoek naar moleculen, die functioneren als machines, opnieuw subsidieert met 8,9 miljoen euro. Met de subsidie gaat het bijzondere onderzoeksgebied (SFB) met codenummer 677 ‘Funktion durch Schalten’ zijn derde en laatste fase in. Speciale onderzoeken worden maximaal twaalf jaar gefinancierd.

Binnen de Duitse hogescholen zijn dit felbegeerde onderzoeksrichtingen. In totaal werken ongeveer 100 wetenschappers uit de chemie, natuurkunde, materiaalkunde en geneeskunde binnen dit onderzoeksnetwerk in Kiel.

Moleculaire machines

Aan het positieve besluit was een intensieve herziening, die elke vier jaar door DFG-professionals wordt gehouden, voorafgegaan. “Ik wil mijn gelukwensen uitspreken aan de collega’s uit het SFB 677, zij hebben geweldig gepresteerd en de DFG erkent dat”, zegt CAU-president prof. Lutz Kipp. “Voor Schleeswijk-Holstein en vooral ook voor de universiteit Kiel betekent dit, dat met federale financiering het onderzoek wordt versterkt, internationale erkenning wordt verbeterd en dat talrijke arbeidsplaatsen voor hooggekwalificeerde wetenschappers worden gecreëerd”.

Alle betrokkenen in het project hadden uitstekende wetenschappelijke resultaten aangeleverd en zo de vorming van het onderzoeksgebied ‘Nanowissenschaften und Oberflächenforschung’ in Kiel aanzienlijk bevorderd.

Met moleculen, die bepaalde functies uitvoeren, willen de onderzoekers materialen ontwikkelen, die medisch kunnen worden toegepast (foto: CAU)

De onderzoekers geloven, dat de ontwikkeling van minuscule machines binnen het technische en medische gebied dezelfde revolutionaire voordelen gaat opleveren, zoals we die in de laatste decennia hebben gezien in de informatietechnologie. Eerst moet hiervoor echter de basis worden opgeleverd. De SFB Kiel heeft hiervoor al fundamentele bijdragen aangeleverd, want aan het eind van de eerste periode in 2011 konden de onderzoekers al een baanbrekend succes aangeven: een team rond prof. Rainer Herges, woordvoerder van het SFB, was er voor het eerst in geslaagd om de magnetische toestand van een enkel molecule bij kamertemperatuur gericht te sturen met licht van verschillende golflengtes.

De minuscule schakelaar zorgt internationaal voor aandacht en wordt verder ontwikkeld voor gebruik in minimaal invasieve behandeling van een beroerte en hartoperatie evenals de MRI-diagnostiek. “Dergelijke werkzaamheden zijn alleen mogelijk, als wetenschappers van verschillende disciplines samenwerken”, zegt chemicus Chemiker Herges.

Nano wetenschappen

Het speciale onderzoeksgebied van Kiel is internationale leider in de nano wetenschappen.
Het toepassingsspectrum voor moleculaire schakelaars groeit op dit moment explosief en vormt een revolutie in de hele wetenschap, zoals bij hersenonderzoek. Maar tot nu toe kon geen enkele werkgroep moleculen produceren, die men efficiënter kon schakelen tussen twee toestanden en die bovendien temperatuursbestendiger en stabieler zijn dan die uit het laboratorium van Kiel.

Herges collega’s konden creatief worden en vonden veel gebruiksmogelijkheden voor de moleculen: in nieuwe materialen voor de zonnecellen, in potentiële nieuwe geneesmiddelen en als minder belastende contrastmiddelen voor medische diagnostiek. De werkzaamheden hiervoor gaan nog steeds verder, zoals het onderzoek aan materialen, die hun vermoeidheid door een kleurverandering zelf aangeven.

28 doctoraalstudies

De projectmedewerkers publiceerden meer dan 160 wetenschappelijke artikelen gedurende de laatste vier jaar. Er zijn met succes twee firma’s uit dit onderzoeksgebied ontstaan, het ene ontwikkelt lichttechniek voor wetenschappelijke experimenten en industriële toepassingen. Het andere produceert materialen met speciale functies. Ook werden 28 doctoraalstudies afgerond.

De onderzoekers willen zich in de laatste periode, die nu begint, concentreren op nieuwe toepassingen. “We willen nog meer samenwerken met materiaal wetenschappers en medici”, zegt prof. Rainer Herges. Een doel is om materialen samen te stellen, die pas worden ingeschakeld in de kern van de ziekte en zodoende nevenwerkingen in het gezonde weefsel vermijden evenals moleculaire machines, die lichtenergie direct in chemische (dus geschikt voor opslag) energie omzetten.

 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven