Met een moleculaire bolide hoopt James Tour in 2022 de internationale nano-autorace in Toulouse te winnen. Tert-butylwielen vullen de alkyn-assen en de ingebouwde dipool aan als belangrijke troeven, schrijft hij in het Journal of Organic Chemistry.

Eerder haalde een Frans-Japans team al de cover van Chemistry - A European Journal met een ontwerp dat een porfyrinestructuur bevat als chassis. Deelnemers aan zo’n race moeten hun moleculen verplaatsen over een goudoppervlak, onder invloed van elektrische velden die worden gegenereerd door de naald van een STM-microscoop. Fysiek duwen met die naald is overigens niet de bedoeling.

Gesteund door onderzoekers van de Universität Graz behaalden Tour en zijn team van Rice University een gedeelde eerste plaats tijdens de eerste editie van de nanorace in 2017. Kort daarna legde hij in Nature Nanotechnology uit wat volgens hem belangrijke ontwerpcriteria zijn. Zo moet het automolecuul kort en licht zijn, en zo weinig mogelijk dubbele en drievoudige bindingen bevatten om interactie met het oppervlak te voorkomen. Vandaar dat de versie uit 2017 adamantylgroepen gebruikte als wielen. Als draaipunten dienen wel drievoudige bindingen, maar die zitten te hoog om kwaad te kunnen.

Uniek was toen nog het inbouwen van een permanente dipool in het chassis, om feller te reageren op die elektrische velden. Vandaar de naam Dipolar Racer. Hij reed zo snel dat de STM het niet meer kon volgen; uiteindelijk moest hij de wedstrijd afmaken op een vertragend zilveroppervlak.

Het model 2022 wijkt er eigenlijk niet veel van af. Nieuw is het idee om lichte tert-butylgroepen te nemen als wiel. Omdat de reglementen dit keer een minimumomvang van honderd atomen voorschrijven, overweegt Tour slechts twee van de adamantylwielen te vervangen; of het de voor- of de achterwielen worden, staat nog niet vast. Zijn partners in Graz hebben laten doorschemeren dat ze een kunstmatige intelligentie willen inzetten voor de besturing van de STM-naald.

Onduidelijk is nog wie de overige concurrenten zijn. Oorspronkelijk zou de tweede editie van de race in 2021 worden gehouden. De inschrijving sloot begin dit jaar en de deelnemers zouden worden voorgesteld tijdens een congres in december. Maar vanwege de coronapandemie zijn zowel de race als dat congres onlangs uitgesteld.

Onderwerpen