Onbreekbare moleculaire schakelaar biedt kansen voor lab-on-a-chip (video)

Ze publiceren erover in Nature Communications.

"Ik noem het ook wel de ‘moleculaire flipperkast’", zegt Theo Rasing, hoogleraar Spectroscopie van vaste stoffen en grensvlakken. Samen met collega’s uit Nijmegen en China demonstreert hij de vormverandering van het materiaal door het een glazen kraal met hoge snelheid weg te laten schieten. Daarbij levert het organische kristal (4-DBpFO) een kracht die overeenkomt met tienduizend keer zijn eigen gewicht.

De kristallen hebben de bijzondere eigenschap om sterk van vorm te veranderen bij een kleine temperatuurverandering rond de 180 graden Celsius zonder dat ze daarbij kapotgaan. Zodoende kunnen ze honderden keren opnieuw van vorm veranderen. Dit komt doordat de moleculen over elkaar heen schuiven. "Dat we deze eigenschappen bij dit materiaal ontdekten was eigenlijk een toevalstreffer", zegt promovendus en eerste auteur Yulong Duan. "We onderzochten deze materialen vooral vanwege hun interessante optische eigenschappen, maar toen we de temperatuur onder de microscoop veranderden, sprong het kristal ineens weg".

Om verdere stappen te kunnen maken naar mogelijke toepassingen willen de onderzoekers uitzoeken hoe, door middel van aanpassingen in de moleculaire structuur, het effect verschoven kan worden naar lagere temperaturen. Ook willen ze kijken hoe ze het materiaal van vorm kunnen laten veranderen door middel van kleine lichtpulsjes, zodat het materiaal gecontroleerd verwarmd en afgekoeld kan worden.

Lab-on-a-chip

In de wetenschappelijke wereld is grote behoefte aan kleine bewegende machines gemaakt van organisch materiaal, bijvoorbeeld voor kleine vloeistofpompjes op een lab-on-a-chip.