Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Illustratie van de motor (stator en rotor, rechts) en de antenne die nabij-infrarood licht opvangt en doorgeeft aan de as. | Illustratie Nong Hoang en Lukas Pfeiffer

In 1999 maakte Ben Feringa, hoogleraar Organische Chemie van de RUG, de eerste door licht aangedreven moleculaire motor. Dit soort kleine motortjes is te gebruiken in allerlei vormen van nanotechnologie, bijvoorbeeld voor de aflevering van geneesmiddelen. Maar de motoren worden aangedreven door ultraviolet licht, dat schadelijk kan zijn. Wetenschappers zoeken daarom al lange tijd naar een manier om onschadelijk infrarood licht te gebruiken voor de aandrijving, maar dat was tot nu toe niet gelukt. Nu hebben onderzoekers van de RUG een antenne ontworpen die is gekoppeld aan een motor-molecuul en de energie van nabij-infrarood licht opvangt. De antenne geeft de energie door aan de as van de motor die vervolgens gaat draaien. Het resultaat is een motor-molecuul dat aangedreven wordt door nabij-infrarood licht en daarom bruikbaar is in biomedische toepassingen.

Door licht aangedreven moleculaire motoren kennen verschillende toepassingen, bijvoorbeeld in functionele materialen, als motor in een nano-robotje of om materialen op commando te laten reageren, zoals in een capsule die opent om geneesmiddelen af te leveren. Voor toepassingen in biologische materialen moet het licht onschadelijk zijn en diep in weefsel doordringen. Scheikundigen van de RUG hebben een roterende motor ontworpen die efficiënt wordt aangedreven door infrarood licht, door een antenne aan het motor-molecuul te koppen. Het ontwerp en het functioneren van deze motor is op 28 oktober gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

De eerste door licht aangedreven moleculaire motor is in 1999 door RUG-hoogleraar organische chemie Ben Feringa gepresenteerd. Hij was een van de drie winnaars van de Nobelprijs voor Chemie, die in 2016 werd toegekend voor ontwikkeling van moleculaire machines. Zijn moleculair motor is steeds verder doorontwikkeld, maar een grote beperking voor praktische toepassingen is dat deze door ultraviolet licht is aangedreven. In veel toepassingen kan UV-licht schadelijk zijn. Pogingen om de motor aan te drijven met nabij-infrarood fotonen, die minder energie bevatten, waren tot nu toe zonder succes.

Energie
Er is ook geprobeerd om het motormolecuul zo aan te passen dat het twee fotonen met lage energie kan gebruiken, in plaats van één foton met hoge energie. Maar ook dit leverde geen succes op. Daarom gooiden de onderzoekers in het Feringa-lab het over een andere boeg. Zij koppelden via een covalente binding een antenne aan het motormolecuul, die twee nabij-infrarode fotonen kan absorberen. Dat zorgt voor een aangeslagen toestand in de antenne, die overgedragen wordt aan de motor.

Veel van dit werk is gedaan door Lukas Pfeifer, destijds postdoc in het Feringa-lab maar nu werkzaam aan de Swiss École Polytechnique Fédérale in Lausanne. ‘Om het systeem goed te laten functioneren moesten de energieniveaus van de antenne en de motor goed op elkaar zijn afgestemd', legt hij uit. Hiervoor ontwierp hij een nieuwe versie van de moleculaire motor, die gaat draaien van precies de hoeveelheid energie die de antenne levert. ‘Daarnaast moest er een verbindingsstuk komen waarmee de antenne aan de motor is te koppelen zonder de rotatie te hinderen.'

Simpel
‘Er vindt een directe overdracht plaats van de aangeslagen toestand. Dit kun je vergelijken met een aangeslagen gitaarsnaar, die een tweede snaar doet trillen', legt Maxim Pshenichnikov uit. Hij is hoogleraar Ultrasnelle Spectroscopie aan de RUG en een van de auteurs van het artikel in Science Advances. Het idee is dus vrij eenvoudig. ‘Als je weet hoe het werkt is het inderdaad simpel', zegt Pshenichnikov. ‘Maar het was zeer lastig om dat molecuul te ontwerpen en te maken.'

 
Meetopstelling met het motormolecuul in infrarood licht | Foto Nong Hoang

De motor gaat bewegen door een complexe serie gebeurtenissen die zich in zeer korte tijd afspelen, van enkele picoseconden (een duizendste van een miljardste seconde) tot enkele minuten. De verschillende gebeurtenissen zijn bestudeerd door Pfeifer met NMR spectroscopie en door Nong Hoang, promovendus in de groep van Pshenichnikov, via ultrasnelle spectroscopie. Wat er gebeurt is dit: eerst vangt de antenne twee nabij-infrarode fotonen op, vervolgens springt de energie van de antenne naar de motor en gaat deze draaien. Uiteindelijk bleek het ontwerp uitstekend te werken.

Droom
‘Na jaren van ontwikkeling van onze moleculaire motoren hebben we eindelijk een manier om ze te laten draaien zonder gebruik van hoog-energetisch ultraviolet licht. Dat is een droom die uitkomt', zegt Ben Feringa. ‘Ik vind onze resultaten echt een mijlpaal in de ontwikkeling van kunstmatige moleculaire motoren. Dit biedt allerlei mogelijkheden voor toepassingen, van responsieve materialen tot biomoleculaire systemen.'

De volgende stap is om de structuur van het motor-antenne complex te vereenvoudigen. Dat maakt het mogelijk om vervolgens extra functionaliteit toe te voegen. Een toepassing van het nieuwe motor molecuul is als schakelaar om de inhoud van een blaasje in een biologisch systeem vrij te laten komen. Pshenichnikov: ‘Ik ben heel benieuwd hoe de volgende generatie van dit systeem zich zal ontwikkelen.'

Bron: Rijksuniversiteit Groningen

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> Realtime kristallijn silic...
> Saxion introduceert nieuwe...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Google weet het?

Datapunten in een context

Daar krijg ik energie van

Toon alle columns / opinies

Sponsored content

    
Automatiseringselementen van PANASONIC
PLC-controllers, sensoren, voedingen en vele andere
Hoewel de gemiddelde consument het merk Panasonic associeert met radio- en televisieapparatuur en allerlei andere gebruikerselektronica, zijn experts op het gebied van industriële automatisering perfect op de hoogte van een andere kant van het Japanse bedrijf. Het merk, vroeger bekend als Matsushita Electric Industrial, specialiseert zich in de productie van apparaten op vele gebieden en besteedt veel aandacht aan de hoge specialisatie en kwaliteit van de producten. In het aanbod van TME bevinden zich daarom vele oplossingen met het logo van Panasonic.
Lees meer >>

Vacatures

Provincie Flevoland
Project Manager
Ben jij op zoek naar een functie waarin je technisch eindverantwoordelijk bent voor grote en complexe infrastructurele projecten binnen provincie Flevoland? Heb jij affiniteit met projectmanagement en Systems Engineering? En krijg je er energie van als jij de kwaliteit van je projecten en je team continu verbetert? Lees dan verder >> . 

Applied Micro Electronics (AME)
Medior Service Engineer
As a Service Engineer you are responsible for analyzing and repairing complex returned products and/or parts. Assignments / tasks come from AME's customers or from AME's production area. 
Meer informatie >>  

advertorial

Combineert ergonomie met veiligheid

Advertorial

Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!
Bekijk hoe u de stroomkosten van uw huis kunt berekenen. Meer lezen >>

lees e-totaal digitaal

Lees hier de meest recente editie van e-totaal magazine!
U scrollt eenvoudig door de verschillende artikelen en via de actieve hyperlinks komt u direct in contact met de verschillende leveranciers en adverteerders.

Veel leesplezier!

Wilt u de papieren editie gratis ontvangen, vul dan uw gegevens in via het contact formulier .

Whitepaper

De rol van sensoren in IIoT
Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

advertorial

Verwen jezelf met een GRATIS Fluke 
Je verdient iets extra's na een moeilijke periode.
Als je dit voorjaar een Fluke-instrument via een erkende distributeur koopt, ontvang je een gratis Fluke-instrument!
kijk snel op www.fluke.nl/freefluke

Advertorials

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Bedrijf in beeld

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

AVE Added Value Electronics

Volg e-totaal

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Corona-crisis

Ondernemersinformatie over de Corona-crisis
Speciaal voor ondernemers, bedrijven en zzp'ers is er specifieke informatie omtrent de Corona-crisis te vinden (over o.a. de verschillende pakketten aan noodmaatregelen die het kabinet getroffen heeft).
Websites met meer informatie: 

• Rijksoverheid
• FHI
• Brainport Eindhoven
• Kamer van Koophandel
• Coronavirus en internationaal ondernemen
• Belastingdienst
• mkb
• kvk
• vng
• vno-ncw
• Rijksdienst voor Ondernemend Nederland
• FEDA
• Koninklijke Metaalunie

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.