Motor aus einem einzigen Molekül: Strom versetzt es durch Rückstoß in Drehung

Ein Team des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat einen molekularen Elektromotor entwickelt und betrieben, der nach einem neuen Prinzip funktioniert. Fließt Strom durch ein schraubenförmiges Molekül, versetzt der Rückstoß der Elektronen dessen beweglichen Teil in eine Drehung in eine Richtung – das KIT vergleicht das mit einem Gartenschlauch, der sich bewegt, wenn Wasser hindurchströmt. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“, das KIT berichtete am 28. Oktober darüber.

Für die Versuche leiteten die Forschenden mit einem Rastertunnelmikroskop Strom durch eigens hergestellte Moleküle und beobachteten deren Reaktion. „Der neue Antriebsmechanismus ist ein wesentlicher Fortschritt für unser Verständnis molekularer Elektromotoren“, sagt Lukas Gerhard vom Institut für Quantenmaterialien und -technologien des KIT. Im Unterschied zu früheren Ansätzen, bei denen das Molekül angeregt wird und Energie an die Umgebung abgibt, könnte der Rückstoß-Antrieb energieeffizienter arbeiten.

Moleküle eignen sich als Bauteile für die Elektronik, weil sie dank starker Bindungen zwischen ihren Atomen auch bei Raumtemperatur stabil bleiben – anders als Leiterbahnen, die nur wenige Atome breit sind. Als mögliche Anwendung nennt das KIT etwa Oberflächenbeschichtungen, die bestimmte chemische Reaktionen antreiben; bis dahin sei aber noch viel Forschung nötig. Erst vergangene Woche hatte ein internationales Team unter Beteiligung der Universität Augsburg in „Nature“ ein ähnliches Prinzip beschrieben: ein Molekül nach Art der archimedischen Schraube, das sich unter Strom dreht und dabei bis zu hundertmal besser leitet als in Ruhe.