Uit de biologie kent men het principe dat biomoleculen zich in een waterige oplossing zelfstandig aan elkaar binden en zo DNS, proteïne en cellen vormen, de moleculaire machines van het leven. De chemie heeft deze eigenschap van moleculen een aantal jaren geleden ontdekt en werkt sindsdien intensief aan dit gebied. De Julius-Maximilians-Universität Würzburg zet moleculen er toe aan dat ze zich zelfstandig tot materialen organiseren en daarbij interessante nieuwe eigenschappen ontwikkelen.
Met dergelijke materialen kunnen bijvoorbeeld brillen zich zelf repareren. Moleculen groeperen spontaan samen en vormen een verbinding die dynamisch en flexibel is en zich kan aanpassen aan veranderende omstandigheden. Een brillenglas dat met zo’n materiaal is beschermd, hoeft niet te worden weggegooid als er een kras op komt. De moleculen van de oppervlaktelaag verplaatsen zich zelfstandig, reorganiseren zich en repareren zo de beschadigde locatie.
Ook werken de onderzoekers met materialen die schakelbare magnetische eigenschappen hebben en op licht reageren. Aangebracht op een ruit wordt deze laag donkerder als er veel licht op valt en wordt bijvoorbeeld ’s nachts weer helder en licht doorlatend. Bovendien is het materiaal nog te regelen. Wie het te licht of te vindt, kan met een druk op de knop de gewenste graad van lichtdoorlaatbaarheid individueel instellen.
Legostenen
De eigenschap om zichzelf te organiseren is het fascinerende aan de supramoleculaire materiaalfuncties. De moleculen zijn net Legostenen: ze zijn in elke gewenste vorm en manier samen te bouwen. Het enige verschil is dat deze bouwstenen zichzelf aan elkaar verbinden: de materialen ontstaan vanzelf. Omdat elk molecuul zich positioneert ten opzichte van een ander molecuul ontstaat een nauwkeurigheid van miljoenste millimeters, wat ongeveer overeenkomt met de dimensie van een molecuul.
Producten kunnen daarbij uiteenlopende eigenschappen laten zien. Voegt de chemicus bijvoorbeeld metaalionen aan het molecuulbad toe, dan kunnen ze andere kleuren aannemen, magnetisch worden of iets dergelijks.
