Controlling the motion of molecular machines at the nanoscale

Geïnspireerd door biologische systemen hebben wetenschappers geprobeerd om kunstmatige, machine-achtige complexen werk te laten uitvoeren. Het ontwerpen en construeren van kunstmatige nanomachines behoort hierbij tot de grootste uitdagingen. Om deze uitdagingen aan te gaan, wordt er intensief samengewerkt tussen chemie en verschillende, verwante gebieden, zoals beschreven in hoofdstuk 1. Mijn onderzoek richtte zich op ontwerp, synthese en ontwikkeling van moleculaire motoren en hun toepassingen. Hoofdstuk 2 concentreert zich op het ontwerp van hybride motoren, met als doel: 1) het bestuderen van het aggregatiegedrag van porphyrine hybride motoren bij verschillende standen van de motor en 2) het onderzoeken van de dynamiek van hybride motoren gebaseerd op een molecuul dat zowel motor- als rotor-functies bevat. Hoofstuk 3 verhaalt over de ontwikkeling van een oscillerende biaryl-allylester. De oscillatie wordt geïnduceerd door een Pd-gekatalyseerde, allylische omlegging. Op deze manier werd een katalytisch proces gekoppeld aan de mechanische beweging van een moleculair systeem. Hoofdstuk 4 betreft de synthese van moleculaire motoren die in staat zijn tot unidirectionele rotatie, in twee richtingen, door middel van base-gekatalyseerde epimerisatie. Een reversibele motor, waarbij de rotatie zowel met de klok mee als tegen de klok in kan plaatsvinden, werd gesynthetiseerd. Hoofdstukken 5 en 6 beschrijven het ontwerp van moleculen met vierwielaandrijving, gevolgd door hun synthese en een complete spectroscopische karakterisatie van de fotochemische processen. Met één van deze systemen is voor de eerste keer een autonome, gerichte, translationele beweging op een oppervlak bereikt