Auch in der Nanowelt können Fußgänger jetzt in jeder Hand eine Einkaufstasche tragen: Amerikanische Forscher haben ein Molekül gebaut, das in einer geraden Linie über eine Kupferoberfläche spazieren und dabei zwei andere Teilchen ? eines auf jeder Seite ? als Last transportieren kann. In Zukunft könnten solche Mini-Transporter nicht nur das Material für den Aufbau von molekularen Maschinen für die Nanotechnik befördern, sondern auch in der Medizin zur gezielten Lieferung von Wirkstoffen eingesetzt werden. Bis dahin sei es jedoch noch ein weiter Weg für die winzigen Spaziergänger, erklären die Forscher um Ludwig Bartels.
Bei dem Nano-Fußgänger handelt es sich um ein Molekül namens Anthrachinon, dessen läuferische Qualitäten Bartels und seine Kollegen schon vor etwas über einem Jahr entdeckt hatten. Es besteht aus drei hintereinanderliegenden Ringen, von denen der mittlere auf jeder Seite mit einem Sauerstoffatom ausgestattet ist. Wird ein solches Molekül auf eine extrem saubere Kupferoberfläche gesetzt und kurz angeschubst, beginnt es sich in einer geraden Linie nach vorne zu bewegen. Dabei wirken die beiden seitlichen Sauerstoffatome wie Füße, die immer abwechselnd Kontakt zur Oberfläche haben und so das gesamte Molekül nach vorne schieben.
Doch der Nano-Läufer kann nicht nur über die Oberfläche laufen, er kann dabei auch Lasten aufnehmen und sie auch wieder absetzen, zeigt die neue Arbeit. Trifft nämlich eines der Anthrachinonteilchen auf seinem Weg auf Kohlendioxidmoleküle, so heften sich diese an die Seiten des Spaziergängers und bleiben dort, bis die Temperatur der Oberfläche erhöht wird. Wie ein menschlicher Fußgänger, der ein schweres Gewicht trägt, werden dabei auch die Mini-Läufer langsamer, entdeckten die Forscher: Schleppen sie ein Kohlendioxidmolekül, benötigen sie für einen Schritt doppelt soviel und bei zwei Molekülen sogar dreimal soviel Energie wie ohne Last.
Als nächstes wollen die Forscher ihren molekularen Packeseln beibringen, um eine Ecke zu laufen, ihre Last rotieren zu lassen oder Licht auszusenden, damit sie leichter gefunden werden können. “Ein zuverlässiges Transportmittel für Moleküle wird für die molekularen Maschinen der Zukunft genauso wichtig sein wie die LKW und Förderbänder für heutige Farbriken”, glaubt Bartels. Heute schon enthält der Maschinenpark für die Nanotechnologie unter anderem Rotoren, winzige Fahrzeuge, eine ganze Batterie unterschiedlicher Schalter, molekulare Seile und Leinen, kleine Behälter, Messer und Motoren.
K. L. Wong (University of California, Riverside) et al.: Science, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1126/science.1135302 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
