Molekularer Schalter: Drehung nach Wunsch
LMU-Chemiker haben einen Fotoschalter entwickelt, der sich besonders gut steuern lässt – eine entscheidende Voraussetzung, um Komplexe molekulare Maschinen bauen zu können.
Molekulare Photoschalter lassen sich gezielt durch Licht steuern. Forscher um Dr. Henry Dube vom Department Chemie der LMU haben nun einen Photoschalter entwickelt, dessen Bewegung sich besonders gut kontrollieren lässt. „Unser neuer Photoschalter ist zweidimensional. Er kann im Unterschied zu den meisten anderen Schaltern zwei verschiedene Schaltvorgänge ausführen“, sagt Henry Dube, der an der LMU eine Emmy-Noether-Gruppe leitet.
Der neue Photoschalter basiert auf Hemithioindigo, einem Molekül mit einer Kohlenstoff-Doppelbindung. Das Derivat reagiert auf Licht mit unterschiedlichen Bewegungen, abhängig davon, von welchem Lösungsmittel es umgeben ist. „Das ermöglicht uns, die intramolekulare Bewegung des Photoschalters in einer bislang beispiellosen Genauigkeit zu kontrollieren“, sagt Henry Dube. Je nach Medium dreht sich das Hemithioindigo-Derivat unterschiedlich entlang verschiedener Bindungsachsen. Im unpolaren Cyclohexan dreht es nur um seine Doppelbindung, wohingegen in einem polaren Lösungsmittel wie DMSO (Dimethylsulfoxid) die Drehung um eine Einfachbindung erfolgt. „Es ist außerdem der effizienteste Photoschalter, den es bislang von dieser Molekülgruppe gibt“, sagt Dube.
Die Erkenntnisse der Arbeitsgruppe sind wichtig für die Entwicklung molekularer Bauteile für Nanomaschinen: Je genauer sich die im Labor hergestellten Moleküle kontrollieren lassen, desto komplexere Funktionen können sie ausführen. Die Forscher zeigen in ihrer Arbeit zudem auf, warum sich das Molekül mit einem Lösungsmittel steuern lässt – eine Voraussetzung dafür, dass sich diese von den LMU-Forschern etablierte und relativ simple Steuerungsmöglichkeit auch auf andere Schalter übertragen lässt.
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