Wetenschappers houden ’s werelds eerste race met nanowagens

Zes teams van over heel de wereld nemen het tegen elkaar op in een race die plaatsvindt op een gouden baan van slechts honderd nanometer. Om in hun opzet te slagen, hebben de wetenschappers autootjes gecreëerd bestaande uit slechts één molecule. Sommige van deze molecules lijken op een klassieke wagen, met een chassis en vier wielen, al is het niet zeker dat wielen op nanoniveau hetzelfde werken als wij gewend zijn. Deze week strijden de zes teams voor een plekje in de finale. Op 28 april vindt de laatste wedstrijd plaats in Toulouse, die je live kan volgen.

Christian Joachim en Gwénaël Rapenne van de universiteit van Toulouse-Paul Sabatier kwamen op het idee van een nanorace nadat de chemici merkten dat er weinig interesse is in de fundamentele aspecten van nanotechnologie. Om de schijnwerpers op deze unieke tak van chemie te werpen, bedachten de wetenschappers de nanorace. Joachim en Rapenne hopen op deze manier nanotechnologie interessanter te maken voor het brede publiek.

Unieke moleculen

Ondanks het feit dat de wetenschappers spreken over auto’s hebben de moleculen geen motoren. De kleine voertuigen worden aangedreven met elektronen afkomstig van een scanning tunneling microscoop (STM). De deelnemers mogen slechts de elektronen gebruiken om hun wagens voort te drijven; kleine duwtjes met de tip van de microscoop zijn niet toegestaan.

Iedere deelnemende wagen bestaat uit tientallen atomen die op een zodanige manier zijn gearrangeerd dat de STM hen kan aandrijven. Sommige van de voertuigen zullen door de toevoeging van elektronen in een hogere energiestatus belanden, waarna de autootjes over het gouden wegdek glijden. Weer andere wagens zijn stabiel genoeg om een elektron af te stoten, waardoor ze door de microscoop worden afgestoten. De wetenschappers verwachten dat hun autootjes zo’n 0,3 nanometer per keer zullen voortbewegen.

Leerrijke wedstrijd

De race is in de eerste bedoeld als aandachtstrekker voor nanotechnologie, maar de wetenschappers kunnen eveneens een hoop leren uit de wedstrijd. Zo wil Eric Masson, één van de deelnemende wetenschappers, ontdekken of de pompoenvormige wielen van zijn wagen zullen rollen of glijden over het gouden oppervlak. “We willen de interactie tussen de molecule het oppervlak beter begrijpen,” aldus Masson.

Waka Nakanishi uit Japan geeft toe dat een belangrijke reden van haar deelname is dat ze gebruik kan maken van de STM van het Toulouse lab. Haar wagen heeft twee paar flappen die fladderen zoals de vleugels van een vlinder wanneer de microscoop zijn elektronen afvuurt.