Molecular motors with new topologies

Promotie: dhr. G. Caroli, 14.45 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Molecular motors with new topologies

Promotor(s): prof.dr. B.L. Feringa

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Nanosynthese van ‘geluste’ motoren en een moleculaire lier

Giuseppe Caroli heeft in zijn proefschrift eerste generatie roterende moleculaire motoren beschreven. Dit zijn moleculen die onder invloed van licht en warmte, unidirectionele rotatie ondergaan van hun centrale dubbele binding. Een belangrijk element in deze structuren zijn de twee stereocentra, die de richting van rotatie domineren. Met behulp van computermodellen heeft Caroli geprobeerd een beter beeld te vormen van de fundamentele thermische isomerizatieprocessen van de basisstructuur van de motor.

Hij heeft de twee stereocentra van de motor gefunctionaliseerd met lange alkylketens en verschillende aromatische groepen. Vervolgens bestudeerde hij het effect van deze groepen op de thermische isomerisatie. De rotatie van de motoren bleek in alle gevallen behouden gebleven, hetgeen vele mogelijkheden opende voor verdere functionalisering voor mogelijke applicaties.

Drie verschillende gefunctionaliseerde fundamenten zijn door hem gesynthetiseerd en gebruikt om nieuwe topologieënstructuren te creëren. In meer detail heeft Corali drie ‘geluste’ motoren, een moleculaire wandelaar, een dopant voor vloeibare kristallen en twee motordimeren gesynthetiseerd. De rotatiefunctie van de motoren werd door deze nieuwe functionaliteiten niet noemenswaardig beïnvloed. Dit met uitzondering van de kort ‘geluste’ motoren. In deze gevallen werd de rotatiemogelijkheid van de motoren totaal geblokkeerd. Daarom kan het karakter van de motor vergeleken worden met dat van lichtgeschakelde moleculaire schakelaars. Verder laten de motordimeren een minder gunstig fotochemisch evenwicht zien.

Ter afsluiting synthetiseerde Corali een moleculaire lier. Deze structuur bestaat uit een moleculaire motor als centrale as, een lus en twee draden. De verwachting is dat de draden op zullen winden als de centrale motor roteert, net als gebeurt in een lier. Dit molecuul is alleen kort bestudeerd, maar de resultaten zien er veel belovend uit.

Giuseppe Caroli (Italië, 1977) studeerde scheikunde aan de universiteit van Bologna. Zijn promotieonderzoek deed hij aan de Rijksuniversiteit Groningen, bij het Stratingh Institute for Chemistry in de groep van prof. Ben Feringa. Zijn onderzoek werd gefinancierd met een beurs van het Ubbo Emmius Fonds.