Basler Team am Start des winzigsten Autorennens der Welt

Die Spitze eines Rastertunnelmikroskops (links oben) gibt dem Swiss Nano-Dragster die nötigen elektrischen Impulse, damit er über die Gold_Rennstrecke gleitet. (Illustration)
Die Spitze eines Rastertunnelmikroskops (links oben) gibt dem Swiss Nano-Dragster die nötigen elektrischen Impulse, damit er über die Gold_Rennstrecke gleitet. (Illustration) © Uni Basel
Es ist wohl das ungewöhnlichste Autorennen der Welt: Vier Fahrzeuge aus weniger als hundert Atomen werden am 28. und 29. April um die Wette fahren. Mit dabei ist auch ein Nano-Auto der Uni Basel. Zum Zuschauen braucht man allerdings ein spezielles Mikroskop.

In Toulouse findet dieser Tage zum ersten Mal das kleinste Autorennen der Welt namens «Nanocar Race» statt: Vier Nano-Fahrzeuge messen sich auf einer Rennstrecke aus purem Gold, die nur 120 Nanometer misst.

Die «molekularen Autos» erhalten die Energie für ihre Bewegung dabei durch elektrische Impulse aus der Spitze eines Rastertunnelmikroskops, mit dem auch ihre Bewegung verfolgt wird – bei minus 269 Grad Celsius. Mit der Spitze geschoben werden dürfen die Nano-Autos aber nicht.

Das vom französischen Nationalen Forschungszentrum CNRS organisierte Rennen ist nicht einfach nur eine Spielerei von Wissenschaftlern. Die Forscher hoffen auch auf Erkenntnisse über die Kontrolle von Molekülbewegungen. Wenn diese Kontrolle gelinge, «können wir extrem miniaturisierte Motoren erschaffen, die alle möglichen Anwendungen haben», sagte CNRS-Forschungsdirektor Christian Joachim.

Aus neun Bewerbern haben die Organisatoren sechs Fahrzeuge ausgewählt. Zwei weitere müssen sie noch aussortieren, da es nur vier Rennstrecken gibt. Die sechs Teams stammen aus Frankreich, Deutschland, Österreich, den USA, Japan und der Schweiz.

Für das Team vom «Nanolino Lab» unter der Leitung von Physik-Professor Ernst Meyer von der Uni Basel sitzen Rémy Pawlak und Tobias Meier in Toulouse am Steuer – beziehungsweise am Kontrollbildschirm für das Mikroskop. Ihr Fahrzeug heisst «Swiss Nano Dragster», chemisch ausgedrückt handelt es sich um 4′-(4-Tolyl)-2,2′:6′,2”-Terpyridie.

Der Swiss Nano Dragster habe keine Räder und sei daher eher eine Art «Hovercraft», heisst es auf der Website des CNRS über das Fahrzeug des Schweizer Teams. Es sei so gestaltet, dass es möglichst wenig Reibung auf der Gold-Rennstrecke verursache, sich also leicht bewegen lasse. Allerdings könnte es dadurch auch «weghüpfen», was das Aus für das Schweizer Team bedeuten würde.

Gebaut – beziehungsweise synthetisiert – hat den Nano Dragster die Forschungsgruppe von Catherine Housecroft von der Uni Basel. Der eigentliche Zweck dieses Moleküls ist, Komplexe mit Metallen einzugehen, die für künftige Fotovoltaik-Technik angewendet werden könnten. Das Schweizer Nanocar sei somit ein Elektrofahrzeug aus der Fotovoltaikforschung, heisst es auf der Website.

Die Molekularautos sind zwischen einem und drei Nanometern klein. Ein Nanometer ist 30’000 mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Ab Freitag 10.45 Uhr Schweizer Zeit wird das ungewöhnliche Autorennen auf Youtube live übertragen.

Wer es von Anfang bis Ende verfolgen möchte, braucht allerdings Sitzfleisch: Das Ganze wird bis Samstagabend dauern, je nachdem, wie schnell die winzige Boliden vorankommen. Maximal haben sie 38 Stunden Zeit, ins Ziel zu gelangen.

Das erste Nano-Fahrzeug überhaupt fuhr übrigens 2011 an der Forschungsanstalt Empa in Dübendorf ZH, ebenfalls in einem Rastertunnelmikroskop. Die Räder bestanden aus molekularen Motoren, die der Niederländer Bernard Feringa entwickelt hat. Sein Forschungsteam «baute» auch das winzige Auto mit Allradantrieb.

Feringa wurde für die Erfindung 2016 mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet, den er sich mit dem Franzosen Jean-Pierre Sauvage und dem Briten Sir J. Fraser Stoddart teilte – zwei weiteren Entwicklern molekularer Maschinen. Dabei handelt es sich um Moleküle, die sich kontrolliert bewegen lassen, zum Beispiel wie ein Lift, ein künstlicher Muskel oder eben wie ein sich drehendes Rad.

(SDA)


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