Forscher bauen elektrischen DNA-Nanomotor
Ein molekularer Elektromotor, hergestellt mit der Methode des DNA-Origami: Dieses Kunststück ist Forschern unter der Leitung der Technischen Universität München (TUM) gelungen. Die winzige Maschine aus Erbgut-Material setzt sich selbst zusammen und verwandelt elektrische Energie in Bewegungsenergie.
26.07.2022
Einzelstränge als Gerüst
Der neuartige molekulare Motor besteht aus DNA. Mehrere lange DNA-Einzelstränge dienen dabei als Gerüst. An diesen lagern sich weitere DNA-Stränge als Gegenstücke an. Dabei werden die DNA-Sequenzen so gewählt, dass durch die entsprechenden Anlagerungen und Faltungen die gewünschten Strukturen entstehen.
Der neue Nanomotor hat drei Komponenten: Sockel, Plattform und Rotorarm. Der Sockel ist etwa 40 Nanometer hoch und über chemische Verbindungen auf einer Glasplatte in Lösung verankert. Auf dem Sockel ist ein bis zu 500 Nanometer langer Rotorarm drehbar gelagert. Entscheidend für das Funktionsprinzip des Motors ist ein weiteres Bauteil: eine Plattform, die zwischen Sockel und Rotorarm liegt. Diese enthält Hindernisse, die die Bewegung des Rotorarms beeinflussen.
Gezielte Steuerung möglich
Ohne Energiezufuhr bewegen sich die Rotorarme der Motoren getrieben durch zufällige Kollisionen mit Molekülen aus dem umgebenden Lösungsmittel ungesteuert in die eine oder andere Richtung. Sobald jedoch über zwei Elektroden Wechselspannung angelegt wird, drehen sich die Rotorarme gezielt und kontinuierlich in eine Richtung.
Die gerichtete Bewegung der Motoren entsteht durch eine Überlagerung der fluktuierenden elektrischen Kräfte mit den Kräften, die der Rotorarm aufgrund der Ratschenhindernisse erfährt. Die Forscher können Geschwindigkeit und Richtung der Rotation über die Feldrichtung und auch über die Frequenz und Amplitude der Wechselspannung kontrollieren.
