Uddannelses- og Forskningsministeriet - FNU - Molecular Machines Made to Order

Machines are part of everyday life. For instance the car engine which converts fuel (input) into motion (output) in a controlled fashion. Molecular machines can also convert an input into motion. The study of molecular machines is highly relevant for our detailed understanding of the complex interplay between molecular structure and chemical energy conversion that governs the function of biological systems, as well as for our ability to apply these principles in the development of the next generation of artificial molecular machines with novel functions. The project aims to probe and understand a wide range of redox-active molecular machines based on tetrathiafulvalene under different conditions and to develop new synthetic methods for the preparation of rigid rotaxanes. Concurrently, new protocols for attaching molecular machines to novel surfaces will be pursued and their performance will be tested using state-of-the-art characterization techniques.

Denne ansøgning omhandler kunstige molekylære systemer, der kan foretage kontrollerbare bevægelser (som maskiner) ved hjælp af ydre påvirkninger. Målet med dette projekt er, ved hjælp af organisk syntese, at fremstille unikke og hidtil ukendte molekylære maskiner, der vil være i stand til at omdanne elektrisk energi til mekanisk energi. Undersøgelser af sådanne molekylære systemer er blandt andet vigtige for at opnå en bedre forståelse for virkemåden af de komplekse maskiner og motorer naturen anvender i eksempelvis den menneskelige krop. Projekterne vil tage udgangspunkt i design, udvikling og afprøvning af såkaldte rotaxaner. Overordnet består rotaxaner af en stang, som er omkranset af en ring, og i hver ende af stangen sidder der en prop, som hindrer ringen i at ryge af. Ved at sende en svag strøm gennem rotaxan-molekylet kan ringen bevæge sig mellem to eller flere positioner på stangen. Ringens placering kan eksempelvis svare til tændt eller slukket i en almindelig kontakt. I samarbejde med førende danske og amerikanske forskere vil de fundamentale kemiske og fysiske egenskaber af de fremstillede molekylære maskiner blive undersøgt. Der vil samtidigt blive udviklet nye platforme, hvor guldoverflader bliver påhæftet kemiske håndtag, hvorefter de bedst egnede molekylære maskiner vil blive ”klikket” fast til guldoverfladens håndtag. Håbet er, at man herved kommer et signifikant skridt nærmere molekylære systemer, der vil være i stand til at udføre et reelt stykke arbejde.