Het komt een beetje in de richting van het biljarten met moleculen dat al vele jaren wordt gepropageerd door Andrzej Stankiewicz, emeritus hoogleraar procesintensificatie aan de TU Delft. In zijn ogen staat de edele biljartkunst model voor een perfecte beheersing van moleculen in industriële processen, teneinde efficiënter te kunnen werken dan wanneer je ze in een geroerd vat mikt en hoopt dat ze elkaar vanzelf wel tegenkomen.

Het opzetje van Leonhard Grill en collega’s van de universiteit van Graz is qua mogelijkheden nog wat beperkt. Tot nu toe lukt het alleen met dibroomterfluoreen, waarbij het (111)-oppervlak van een zilverkristal dient als biljartlaken. Normaal gesproken kun je moleculen daar in elke gewenste stand op leggen, en ze er ook in elke willekeurige richting overheen schuiven waarbij de wrijving minimaal is. Maar als dibroomterfluoreen eenmaal op een bepaalde manier op de rijtjes zilveratomen ligt (voor de kenners de [110]-richting), wil het daar niet meer van afwijken. Grill houdt het er op dat de broomatomen aan de uiteinden het molecuul als het ware in het spoor houden; zonder broom werkt het inderdaad niet.

Hoe en waar het molecuul ligt, kun je vaststellen met de tastnaald van een STM-microscoop. Met diezelfde naald kun je het ook een zetje geven, niet fysiek maar via een elektrisch veld tussen punt en zilver. Als het molecuul eenmaal wordt afgestoten, blijft het ook heel lang te bewegen. Het record ligt op 150 nm, waarbij de afwijking van de rechte lijn slechts 0,01 nm (0,1 Å) bedroeg.

Ook liet Grill een molecuul heen en weer bewegen tussen twee STM-naalden op vaste plekken, 60 nm uit elkaar. Volgen kon hij het niet maar telkens als een molecuul verdween onder de ene naald, dook er na een paar milliseconden eentje op onder de andere naald.

Meer dan een proof of principle is het niet. Bovendien moet je werken bij ultrahoog vacuüm en 266 graden onder nul. Maar een begeleidend commentaar in Science droomt al hardop van nanomachinerie die moleculaire goederentreintjes van de ene katalysator naar de andere schuift…

_{Civita, D. et al. (2020) Science 370(6519)}