Data-opslag op een niet-biologisch ketenmolecuul is weer een stapje dichterbij. Met een moleculair motortje uit het oeuvre van Ben Feringa kun je met lichtgolven de ‘schrijfkop’ aansturen zodat hij óf een 0 óf een 1 op de keten zet.

Het onderzoek van Nijmeegse onderzoekers, dat ze beschrijven in Nature Communications, maakt deel uit van een project waarvoor emeritus hoogleraar Roeland Nolte in 2017 een ERC-grant van € 2,5 miljoen binnenhaalde. Einddoel is een goedkope oplossing voor grootschalige en langdurige dataopslag zonder harde schijven, flashgeheugens en andere energie- en siliciumvretende componenten. Elders zet men daarbij in op DNA als opslagmedium, maar volgens Nolte kan het ook met veel minder complexe moleculen.

Zijn concept gaat uit van simpele polymeerketens die dubbele bindingen bevatten, zoals polybutadieen. Zulke bindingen laten zich katalytisch omzetten in epoxides die twee kanten op kunnen komen te staan: het ene stereoisomeer staat voor een 0, het andere voor een 1. Welke het wordt, zou je kunnen bepalen door de schrijfkop fysiek te vervormen.

Die schrijfkop is in Nijmegen al eerder ontwikkeld. Het is een ringvormig molecuul, met als belangrijkste bestanddelen difenylglycoluril en een porfyrine als ‘houder’ voor een metaalion zoals Zn2+, dat dient als katalysator. Deze ring past precies rond een polybutadieenketen. En als je aan één uiteinde van die keten een viologeengroep bevestigt, blijkt de ring vanzelf het vrije uiteinde op te zoeken en rond de keten naar dat viologeen te gaan bewegen.

De huidige publicatie vormt de volgende stap. Met klassieke klikchemie hang je een standaard-Feringamotormolecuul aan de ring. Het houdt net voldoende ruimte over om zich onder invloed van licht te kunnen verdraaien, maar het zit zo dichtbij de ring dat het die dan enigszins uit zijn verband duwt. Daardoor komt het katalysatorgedeelte anders te zitten ten opzichte van het polybutadieen en krijg je een 1 in plaats van een 0. Of omgekeerd, want in Nijmegen onderzoeken ze beide mogelijkheden. Overigens heeft Feringa in 2011 al gesuggereerd dat je zijn motortjes zo zou kunnen gebruiken.

Daadwerkelijk de vorming van nullen en enen selectief katalyseren, wordt de volgende stap. Co-auteur Hans Elemans laat weten dat die experimenten inmiddels lopen.

Onderwerpen