DNA-Roboter
Bildrechte: Hendrik Tietz/TU München

Nobelpreis für Chemie 2016 Nano-Rechner und DNA-Maschinen

Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart und Bernard Feringa haben bewiesen, dass man Maschinen aus Molekülen zusammenbauen kann. Heute arbeiten Forscher weltweit daran, das praktisch zu nutzen. Auch in Dresden, wo die Wissenschaftler am kleinsten Auto der Welt arbeiten und an einem Molekül-Rechner.

DNA-Roboter
Bildrechte: Hendrik Tietz/TU München

Es begann 1983. Da bewies Jean-Pierre Sauvage, dass man ringförmige Moleküle zu Ketten zusammenschließen kann, rein mechanisch. Catenane werden sie genannt, nach dem lateinischen Wort für Kette. Und genau das, so die Nobelpreisjury, war eine der Grundvoraussetzungen für den Bau von Miniaturmaschinen. 1991 wurde aus der Kette ein Ring. Fraser Stoddart entwickelte so genannte Rotaxane die aus einem Ring bestehen, der sich um eine molekulare Achse dreht. Mit diesem Bauteil konnte der Wissenschaftler Lifts, Muskeln oder eine Art Computerchip bauen – aus Molekülen.

Feringas Beitrag war der erste molekulare Motor. "Wir haben es weit gebracht“, sagte Stoddart erst vor kurzem in einem Beitrag für „spektrum“. "Nun müssen wir noch zeigen, dass die Dinge auch irgendwie nützlich sind."

Leider wird es immer noch von vielen als Spielerei betrachtet.

Prof. Francesca Moresco, TU Dresden

Dabei sind die drei Nobelpreisträger keineswegs allein. Denn Wissenschaftler auf der ganzen Welt erforschen die Möglichkeiten der winzigen Maschinen. Zum Beispiel an der Technischen Universität Dresden. Dr. Francesca Moresco ist Professorin für Materialwissenschaft und Nanotechnik und begeistert darüber, dass Sauvage, Stoddart und Feringa den Nobelpreis bekommen. "Ich freue mich unglaublich“, sagt sie dem MDR.  Denn das würde der Forschung sicher helfen. "Nanotechnologie und Mikromaschinen sind ein kleiner Bereich der Chemie, der sich enorm entwickelt hat“, sagt sie. "Aber leider wird es immer noch von vielen als Spielerei betrachtet.“ Vielleicht ändert sich das ja durch den Nobelpreis.

Antrag abgelehnt

Und dann genehmigt ihr die EU doch noch Fördermittel für ihren molekularen Rechner, die gerade abgelehnt wurden. Moresco und ihr Team werden natürlich trotzdem weiterforschen und vielleicht doch noch mit ihrem Rechner die Welt revolutionieren. Bis dahin werden sie aber erst einmal beweisen, dass die kleinen Nano-Maschinen echte Renner sind. Denn ihr Team, die „NanoWindmillCompany“, gehört zum auserwählten Kreis von sechs Teams weltweit, die am ersten Nano-Autorennen teilnehmen werden.

Der "Rennwagen“ der Dresdner ist aus vier Acetylbiphenyl Molekülen, die direkt auf einer als Rennstrecke fungierenden Metalloberfläche aufliegen, und fährt elektrisch angetrieben durch kurze Spannungspulse. Eine ultradünne Metallspitze dient als Zuleitung. Diese windmühlenförmige Nanomaschine kann sich auf der Oberfläche mit atomarer Präzision bewegen und sogar einzelne Atome als "Ladung“ transportieren. Anfang 2017 findet das Rennen statt.

DNA-Roboter

Computergrafik von dreidimensionalen DNA-Bausteinen, die sich zu Nanomaschinen zusammenbauen.
Bildrechte: C. Hohmann / NIM

Wissenschaftler entdecken immer neue Möglichkeiten, Nano-Maschinen zu konstruieren und einzusetzen. DNA-Origami nennen Chemiker der TU München ihr Projekt. Sie verbinden DNA-Bausteine miteinander und schaffen daraus einen Roboter mit beweglichem Arm oder ein schaltbares Zahnrad. Diese Technik, so die Wissenschaftler, bereitet den Weg für anwendbare Nano-Maschinen mit beweglichen Teilen. Außerdem liefert sie einen Werkzeugkasten, mit dem sich die Selbstmontage von DNA-Bausteinen einfacher programmieren lässt. Grundlagenforschung, die uns in ein paar Jahren vielleicht Maschinen erschafft, die in unserem Körper Krankheiten zellgenau bekämpfen.

Zuletzt aktualisiert: 11. September 2017, 13:36 Uhr