Chemiker und Physiker der Humboldt-Universität zu Berlin haben mithilfe der Rasterkraftmikroskopie bedeutende Einblicke gewonnen, wie lichtempfindliche Moleküle auf Licht unterschiedlicher Wellenlänge reagieren. Es ist Ihnen gelungen, einzelne Polymer-Moleküle auf einer modifizierten Graphit-Unterlage durch die Einwirkung von ultraviolettem Licht zusammenzuziehen und anschließend durch die Bestrahlung mit blauem Licht wieder in Ihren Ursprungszustand zu strecken und damit Arbeit verrichten zu lassen.

Die Natur nutzt Sonnenenergie zur Steuerung verschiedener physiologischer Prozesse. So wird beispielsweise bei der Photosynthese die Lichtenergie von Pflanzen in chemische Energie umgewandelt. Diese wird wiederum für die Transformation von den anorganischen Stoffen Wasser und Kohlenstoffdioxid  zu energiereichen organischen Stoffen, z.B. Zucker, benötigt. Der Transformationsprozess kann mit einer Maschine verglichen werden, bei der Energie benötigt wird, um eine Arbeit zu verrichten. Davon inspiriert werden in der Naturwissenschaft neuartige, künstlich hergestellte molekulare Photoschalter entwickelt, die auf Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich reagieren. Indem letztlich multifunktionale Materialien hergestellt werden, können natürliche Prozesse wie z.B. die Photosynthese in Hinblick auf ihrer Reaktionsbreite übertroffen werden.

Eine der großen Herausforderungen bei der Entwicklung künstlicher, lichtgesteuerter molekularer Maschinen liegt aber darin, möglichst genau zu verstehen, wie sich Makromoleküle und deren molekulare Bauteile durch die Wechselwirkung mit Licht verändern. Das Forschungsergebnis der HU-Wissenschaftler hat für diese Fragestellung bedeutende Fortschritte erzielt.

Geleitet wird das Forschungsprojekt von David Bléger (HU) und Jürgen P. Rabe (HU), Mitglied von IRIS Adlershof. Der Artikel ist in der aktuellen Ausgabe von ACS Nano veröffentlicht und von ACS & ACS Nano in einer Perspective besprochen.

Kontakt

Dr. Nikolai Puhlmann
Humboldt-Universität zu Berlin

Tel.: 030 2093-66352
puhlmann@iris-adlershof.de