ENGINEERINGNET.BE - De meest effectieve manier om moleculaire motoren te laten draaien is met blauw of ultraviolet licht.
Maar dat dringt niet diep door in materialen of biologische weefsels, zodat moleculaire motoren niet effectief zijn aan te drijven. Ook kan ultraviolette straling schadelijk zijn.
Het is mogelijk om de motoren gevoelig te maken voor infrarood licht, dat dieper doordringt en nauwelijks schadelijk is.
Daarvoor moeten die motoren wel worden aangepast met allerlei extra moleculaire groepen, waardoor ze moeilijker te maken zijn.
Bovendien is directe aandrijving met infrarood licht doorgaans weinig efficiënt.
Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen en de Universiteit van Amsterdam (UvA) ontwikkelden daarom een nieuwe strategie om moleculaire motoren op een efficiënte manier te laten draaien op infrarood licht.
Dit is gebaseerd op de expertise van prof. Hong Zang van de UvA in het maken van nanodeeltjes die in staat zijn de stralingsenergie van licht efficiënt om te zetten, een proces dat upconversie heet.
De nu ontwikkelde deeltjes bestaan uit natrium-ytrrium-fluoride en bevatten verschillende ionen uit de klasse van de zeldzame aarden, zodat ze infraroodlicht kunnen opwaarderen tot ultraviolet- of zichtbaar licht.
Het licht van de deeltjes zorgt voor rotatie van de moleculaire motoren in één richting, net als bij direct gebruik van ultraviolet licht en bijna net zo efficiënt.
De onderzoekers voerden meerdere experimenten uit die duidelijk aantoonden dat upconversie een geschikte strategie is om UV-licht te vervangen door het minder schadelijke infrarode licht.
Dit is vooral belangrijk bij gebruik in biologische systemen waar licht diep in moet doordringen zonder schade te veroorzaken, maar ook in vaste materialen.
Dankzij de nanodeeltjes is het ook niet nodig om ingewikkelde aanpassingen te maken aan de motormoleculen.
Volgens de onderzoekers biedt hun nieuwe aanpak een breed toepasbare oplossing voor het aandrijven van moleculaire motoren met infrarood licht.
Dat brengt hun toepassing in dynamische en slimme materialen dichterbij, bijvoorbeeld om als moleculaire schakelaars te werken in biologische systemen.
