Illustration Johann Jarnestad, Nobel Media 2016
Maschinen, Motoren und andere technische Bauteile können Wissenschaftler heute bis in winzigste Maßstäbe verkleinern: vom Nanoauto aus nur einem Molekül, über einen winkenden Nanoroboter aus DNA bis hin zu extrem schnellen Nanorotoren und einem lichtgetriebenen Nano-U-Boot. All diese molekularen Maschinen beruhen auf chemischen Entwicklungen und Erfindungen der drei diesjährigen Nobelpreisträger für Chemie Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart und Bernard Feringa.
Illustrationen N. Elmehed, Nobel Media 2016 / Nobelprize.org
Der nächste Schritt gelang dem aus Schottland stammenden Chemiker Stoddart. Er konstruierte 1991 erstmals ein weiteres grundlegendes Bauteil für Nanomaschinen, die sogenannten Rotaxane. Diese bestehen aus einem langen, stabförmigen Molekül, das als Achse dient, und einem darum gelegten ringförmigen Molekül aus aromatischen Kohlenwasserstoffen. Wird diesem Bauteil Energie, beispielsweise in Form von Wärme zugeführt, bewegt sich der Ring zwischen den beiden Enden der Achse hin und her – wie ein winziges Shuttle.
Nachdem diese beiden chemischen Nano-Bauteile erfunden waren, begann weltweit der Wettlauf um den ersten echten Nanomotor. Das Rennen machte 1999 der niederländische Chemiker Bernard Feringa. Ihm gelang es als ersten, ein Molekül zu konstruieren, dass bei Beleuchtung in eine Richtung rotiert – sozusagen ein chemischer Propeller. Wenig später kombinierten Feringa und seine Kollegen vier solcher Nanorotoren mit einer molekularen Karosserie und schufen so ein von Licht angetriebenes Nanoauto. Die Basis für das gesamte neue Forschungsfeld der molekularen Maschinen war damit gelegt.
