Im Zuge der Miniaturisierung von Bauteilen müssen auch die Schalter immer kleiner werden. Jetzt haben Nanowissenschaftler einen nur molekülgroßen, komplexen biologischen Schalter aus Spinat erzeugt. Der aus dem Photosynthesemolekül abgeleitete Schalter könnte, so die Forscher in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, in zukünftigen Nanoanwendungen in Technik und Medizin eingesetzt werden.
Die Physiker Saw-Wai Hla und Violeta Iancu von der Ohio Universität nutzten ein Rastertunnelmikroskop um zunächst das Chlorophyl-a, eine der Hauptsubstanzen im Photosyntheseprozess, zum ersten Mal in großer Detailtiefe abzubilden. Dann injizierten sie – ebenfalls mithilfe des Mikroskops – ein einzelnes Elektron in das Molekül und manipulierten es so, dass es vier verschiedene Zustände einnahm. Das Chlorophyll verformte sich dabei von gerade zu gekrümmt in unterschiedlicher Geschwindigkeit.
Zuvor hatte das Forscherteam bereits auf ähnliche Weise einen zweischrittigen Schalter erzeugt, das neue Experiment aber erlaubt erstmals die Herstellung eines komplexeren multischrittigen Schalters aus einem der größten organischen Moleküle bisher.
Die Studie hat Auswirkungen sowohl auf die Grundlagenforschung, da die Konfiguration der Moleküle und Proteine wichtige biologische Prozesse reguliert. Gleichzeitig aber zeigt sie auch neue Schritte auf für die Erzeugung von logischen Schaltkreisen oder mechanischen Schaltern im Nanomaßstab. Diese könnten zukünftig für medizinische Zwecke, in der Computertechnologie, aber auch im Bereich der alternativen Energieerzeugung eingesetzt werden. „Es ist wichtig für uns, mehr über das Chlorophyll-a Molekül zu wissen auch für Fragen der Entstehung des Lebens und der Verbesserung der Solarenergienutzung“, erklärt Hla.
(Ohio University, 06.09.2006 – AHE)
