Gepubliceerd op 4 februari 2009
Moleculaire motor drijvende kracht achter nanomachine
Gepubliceerd op 4 februari 2009
De losse centrale as (links), de ring (midden) en het complete
rotaxaan (rechts).
Afbeelding: Rijs en Buma / FOM-Rijnhuizen
Rotaxanen, moleculaire systemen die bestaan uit een vrij bewegende
ring rond een centrale as, zijn veelbelovend als aandrijving van
toekomstige nanomachines. Dit concluderen UvA-wetenschapper Wybren Jan
Buma en scheikundige Anouk Rijs (FOM-Instituut voor Plasmafysica
Rijnhuizen). Een nanomachine kan onder meer worden gebruikt in
moleculaire geheugens en bij het transporteren en vrijgeven van
medicijnen. Samen met een internationale groep wetenschappers
onderzochten Buma en Rijs de structuur van een geïsoleerd rotaxaan via
infraroodspectroscopie. De resultaten van het onderzoek zijn op 4
februari gepubliceerd in het prestigieuze Journal of the American
Chemical Society.
Infraroodspectroscopie
Buma en Rijs gebruikten infraroodspectroscopie om de interacties in
rotaxanen te bekijken. Rotaxanen, ook wel `moleculaire motoren'
genoemd, zijn complexen van moleculen. Ze hebben een centrale as met
daaromheen een ringvormig molecuul. Met infraroodspectroscopie kan de
trillingsfrequenties van de verschillende bindingen in een molecuul
worden bepaald. Door hun aanpak konden Buma en Rijs een `vingerafdruk'
meten van zowel de losse onderdelen als van het complete rotaxaan. Uit
een vergelijking van de patronen blijkt direct waar en hoe sterk de
verbinding tussen ring en as is, zonder ingewikkelde berekeningen.
Ankers
Buma en Rijs constateerden dat de verbinding alleen afhangt van de
bouw van het ankercomplex (het gedeelte van de as waarop de ring bij
voorkeur zit vormt samen met de ring een ankercomplex). De `stoppers'
aan het uiteinde van de as, die ervoor zorgen dat de ring niet van de
as schuift, hebben geen invloed op de interactie tussen as en ring.
Wel zichtbaar was het effect van verschillende ankers. `Je kunt de
ankers zo kiezen, dat hun effect goed te onderscheiden is van andere
interacties in het geheel,' vertelt Rijs. Verder laten de infrarode
vingerafdrukken nauwkeurig zien hoe het in elkaar grijpen van de
verschillende onderdelen ook de interne bindingen in de componenten
beïnvloedt. Buma: `Die vingerafdrukken zijn dus uitstekende monitors
om de toestand van dit soort moleculaire motoren uit te lezen.'
Publicatiegegevens
A.M. Rijs, I. Compagnon, J. Oomens, J.S. Hannam, D.A. Leigh, W. J.
Buma: Stiff, and Sticky in the Right Places: Binding Interactions in
Isolated Mechanically Interlocked Molecules Probed by Mid-Infrared
Spectroscopy. Journal of the American Chemical Society, 4 februari
2009.
Universiteit van Amsterdam