Een paardvormig molecuul met vier pootjes loopt niet als een paard over een metaaloppervlak, maar als een kameel. En een molecuul met slechts twee poten komt sneller vooruit omdat het oneffenheden op het oppervlak gemakkelijker kan passeren, zo meldt chemicus Ludwig Bartels (University of California, Riverside) in JACS.

Het onderzoek, op basis van dichtheidsfunctionaaltheoretische berekeningen, werpt nieuw licht op de potentiële inzetbaarheid van ‘moleculaire machines’. Volgens Bartels hebben zijn collega’s nooit echt goed gekeken hoe die dingen zich op een oppervlak gedragen.

De moleculen waar hij mee werkt zijn vrij basaal: anthrachinon als tweepotige machine, en pentaceentetron (zoiets als twee anthrachinonmoleculen aan elkaar) als viervoeter. De pootjes zijn dus in feite zuurstofkernen die als zijgroep aan een romp van aan elkaar geschakelde aromaatringen hangen.

Uit de berekeningen volgt dat de viervoeter zich kaarsrecht vooruit kan bewegen op voorwaarde dat het zich gedraagt als een telganger, net als kamelen en giraffen. Hij zet telkens de twee zijgroepen aan één zijde van zijn aromaatskelet vooruit, en daarna de twee aan de andere kant.

Probeer je het molecuul te laten draven zoals de meeste paarden doen, waarbij dus het linkervoorbeen en het rechterachterbeen tegelijk naar voren gaan, dan blijkt dat alleen te kunnen wanneer je bij elke stap het aromaatskelet flink verbuigt. En zoiets doen aromaten niet.

Bartels heeft ook gekeken of de pootjes in staat zijn om dankzij kwantummechanische effecten door oneffenheden in het oppervlak heen te ‘tunnelen’in plaats dat ze er overheen moeten. De berekeingen wijzen uit dat dat bij een tweevoeter wél lukt, maar niet bij een viervoeter. Die kan het tunneleffect van voor- en achterpoten namelijk niet coördineren.