Water is het beste smeermiddel voor moleculaire motortjes. Ze gaan er soms wel twee keer zo hard door bewegen, schrijven UvA-onderzoekers in Nature Chemistry.

Sander Woutersen en collega’s kwamen er bij toeval achter. Ze bestudeerden met NMR en infraroodspectrometrie de beweging van zo’n motormolecuul, dat was opgelost in acetonitril. Op een gegeven moment bleek de kinetiek afhankelijk van het flesje waar dat oplosmiddel uit kwam.

Nader onderzoek leerde dat dat lag aan de zuiverheid: als het flesje een paar keer open was geweest en het acetonitril de kans had gekregen om water uit de lucht op te nemen, dan werd de beweging sneller. Drie procent water scheelde een factor twee.

Het werkte zowel met een rotaxaan (een haltervorminge verbinding waar een ring omheen zit die kan schuiven) als met een verbinding die werkt als een wiel op een as.

Verdere experimenten toonden aan dat het ‘iets’ met de vorming van waterstofbruggen te maken heeft. Voeg je in plaats van water een groter molecuul (bijvoorbeeld een alcohol) toe dat óók waterstofbruggen kan vormen, dan zie je eveneens een versnelde beweging.

Het effect is dan echter veel minder sterk, terwijl de gevormde waterstofbruggen wél ongeveer even stevig zouden moeten zijn. Dat doet vermoeden dat het niet te maken heeft met het verlagen van de een of andere energiebarrière.

Woutersen denkt dan ook dat er wat anders aan de hand is: zijn motoren vormen intern ook waterstofbruggen, die moeten worden verbroken om beweging mogelijk te maken. Als de uiteinden vervolgens een brug slaan naar een extern molecuul, kunnen die interne bruggen zich niet meer vormen en beweegt de motor soepeler. Dat verklaart waarom watemoleculen het beste werken: ze zijn simpelweg kleiner dan de rest en komen er dus gemakkelijker tussen.

bron: UvA, Nature Chemistry