Wetenschappers van de Carl von Ossietzky-Universiteit van Oldenburg hebben een volledig nieuw, door laserpulsen gecontroleerd wisselwerkingsmechanisme ontdekt. Ze hebben dit gerealiseerd door theoretische modellering van systemen van nanostructuren op supercomputers.
De laatste jaren heeft nanotechnologie, de ontwikkeling van machines op molecuulgrootte, zich ontwikkeld tot een belangrijk werkgebied voor de moderne natuurwetenschappen. Het nut van nanomachines op molecuulbasis ligt voor de hand: uit een reactiekolf zijn meer dan 1024 van deze kleine componenten te verkrijgen. 1024 (een 1 met 24 nullen) kiezelstenen vormen ongeveer de grootte van de maan.
De natuur biedt talrijke voorbeelden van de moleculaire machines, biologische fenomenen. Fascinerende voorbeelden voor de potentie van moleculaire machines in het menselijk lichaam zijn de actine-myosine-nanomotor (verantwoordelijke voor de spierbeweging) of de roterende beweging van ATP, een enzym voor energiewinning.
Nanobesturing
In de nanotechnologie heeft men al langer schakelaars, pendels, draaihekken en andere componenten op molecuulgrootte ontwikkeld. Een centraal probleem bleef echter bestaan: hoe laten de dwergen zich door de opname van energie gericht sturen? Wetenschappers van de universiteit Oldenburg hebben deze vraag aangepakt en hun resultaten gepubliceerd.
De Oldenburgers hebben systemen van moleculaire nanostructuren onderzocht die door een zwakke elektrostatische wisselwerking in een oppervlak van elektrisch geïsoleerd metaaloxyde zijn geabsorbeerd. Door theoretische modellering van deze systemen op supercomputers is het hen gelukt, een volledig nieuw, door laserpulsen gecontroleerde wisselwerkingsmechanismen te ontdekken. Deze kan het in de toekomst mogelijk maken om complexe nanosystemen efficiënt te schakelen.
Bijzonder aan het nieuw ontdekte mechanisme is dat de schakeling van zulke moleculaire nanostructuren in een tijdpad van enkele fs (femtoseconden) verloopt. Een femtoseconde komt overeen met het biljoenste deel van 1 ms. Het ultrasnel schakelen van nanostructuren zou volgens de wetenschappers de basis kunnen worden voor superefficiënte nanomachines in de toekomst.
