Synthetische molekulare Motoren und mechanische Maschinen

Abstract

In der Natur spielen gesteuerte Bewegungen auf molekularer Ebene bei vielen Prozessen eine Schlüsselrolle. Das Schließen der Lücke zwischen der aktuellen Generation synthetischer Verbindungen, bei denen hauptsächlich elektronische und chemische Effekte genutzt werden, und makroskopischen Maschinen, deren Funktionsfähigkeit auf der synchronisierten Bewegung von Maschinenteilen beruht, wäre ein großer Erfolg. Dieses Forschungsgebiet wird derzeit intensiv bearbeitet und wächst außerordentlich schnell. Die ersten Überlegungen zu molekularen Maschinen reichen allerdings weiter zurück in die Vergangenheit, in eine Zeit, in der die Konzepte vom statistischen Verhalten der Materie und die Gesetze der Thermodynamik formuliert wurden. Wir umreißen hier die Erfolgsgeschichte der Bändigung molekularer Bewegungen, der Beherrschung der grundlegenden Prinzipien, an denen sich das Design zu orientieren hat, und der Fortschritte bei der Anwendung synthetischer Systeme, die durch mechanische Bewegung Aufgaben verrichten können. Ferner werden wir auf einige ungelöste Probleme eingehen.