Moleculaire auto

Hij staat nog niet in de showroom, maar hij komt eraan: ’s werelds kleinste fourwheeldrive.

Eigenlijk zit de auto nog in de testfase en bestaat ie pas uit vier wielen en twee assen die met elkaar verbonden zijn. Maar hij rijdt, en hij is écht klein. De 4WD, die deze week de cover van Nature siert, bestaat uit één molecuul en is één à twee nanometer (miljardste meter) groot.

Toegegeven, het is niet de eerste moleculaire auto, zegt een van de ontwerpers, de Groningse hoogleraar organische chemie Ben Feringa. “Maar deze van ons rijdt autonoom. Hij krijgt stroomstootjes van een STM (scanning tunneling microscope) en bij elk schokje rolt hij een stukje vooruit. Vorige autootjes werden voortbewogen doordat ze de thermische bewegingen uit hun omgeving overnamen, of ze werden door een STM voortgetrokken. Dat telt niet: een auto die je moet duwen of van een helling moet laten rollen, is ook nog geen echte auto.”

Nu moet de lezer zich bij de Groningse auto ook geen soepele bolide voorstellen. De ‘wielen’ zijn grote molecuulgroepen, een soort flappen die ronddraaien waardoor het autorijden meer weg heeft van een peddelbeweging. Na een veertigtal stroomstootjes is hij 3 nanometer opgeschoten. Feringa: “Nee, natuurlijk gaat het niet heel vlotjes, het was ons om het fundamentele principe te doen. Het is misschien een vreemde vergelijking, maar het toestel van de gebroeders Wright is ook geen gezicht als je het naast een Boeing 747 zet. Onze auto komt vooruit, daar gaat het nu om, en wij hebben daar met onze STM controle over.”

Bovendien is een miniatuurversie van een echte 4WD ook niet het doel. In de nanowereld gelden andere krachten; de zwaartekracht bijvoorbeeld die in het dagelijks leven auto’s op de weg houdt, speelt hier geen rol. Een nano-BMW zou alle kanten op zwabberen. Feringa: “We kijken vooral naar de moleculaire voertuigjes uit de natuur. Die bewegen helemaal niet zo soepel, die kruipen of peddelen ook. Maar ze komen wel vooruit. De vraag die wij ons stellen is: kunnen we dat nabouwen?”

Het doel is een moleculaire machientje dat bijvoorbeeld medicijnen in het menselijk lichaam vervoert. “Dat kan die van ons niet”, zegt Feringa. “Dus dat wordt de nieuwe uitdaging: een nano-vrachtwagentje. En wellicht ook nano-weggetjes.”

Tibor Kudernac ea: ‘Electrically driven directional motion of a four-wheeled molecule on a metal surface’, in Nature van 10 november 2011