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Vorpremiere eines Rennens der Moleküle am Französischen Gymnasium Berlin am Mittwoch, den 1. Dezember 2021

Eine Gruppe von Schülern der Abschlussklasse der mathematischen und naturwissenschaftlichen Zweige sowie ihre Lehrer können am Mittwoch, den 1. Dezember, ein Rennen der besonderen Art verfolgen. Das offizielle Rennen, das im März 2022 in Toulouse stattfinden wird, findet auf einer nur 100 Nanometer langen Strecke statt und die gegeneinander antretenden „Fahrzeuge“ sind Moleküle. Christian Joachim, Forschungsleiter der Gruppe für Nanowissenschaften (GNS) am Cemes, CNRS in Toulouse und Initiator des “Nano race”, wird das Gesamtkonzept von Nanorace einem jungen, begeisterten Publikum vorstellen.

Vorpremiere eines Rennens der Moleküle am Französischen Gymnasium Berlin am Mittwoch, den 1. Dezember 2021

Das NanoCar Race ist ein wissenschaftlicher Wettbewerb im Nanometermaßstab, d. h. in der Größenordnung von einem Milliardstel Meter, also etwa 30 000 Mal dünner als ein Haar. Das Rennen wurde zum ersten Mal am 28. und 29. April 2017 in Toulouse veranstaltet.

Die „Fahrer“ der molekularen Autos nutzen die Elektronen der Spitze eines Rastertunnelmikroskops (STM), um diese zu bewegen, in der Regel jedes Mal um nur ein Zehntel Nanometer. Ein Nanocar besteht aus etwa 100 bis 1000 Atomen und hat eine Länge von wenigen Nanometern, es ist also ein Molekül mit einem Vorder- und einem Hinterteil. Seine chemische Struktur ermöglicht es dem Nanocar, sich auf einer Oberfläche zu bewegen, wenn Elektronen von der STM-Spitze durch sie hindurchfliegen. Der Antriebsmechanismus kann entweder unelastisch sein (durch das Auslösen von Schwingungsmodi oder durch strominduzierte strukturelle Veränderungen) oder dipolar, was aus der Abstoßung oder Anziehung zwischen dem Nanocar und der STM-Spitze resultiert.

Das Nanorace-Projekt für Jugendliche wurde am Berliner Gymnasium dank der Unterstützung der Wissenschaftsabteilung der Französischen Botschaft in Deutschland und der Mathematik- und Physiklehrer des Französischen Gymnasiums in Berlin gestartet.

Die Schüler und ihre Lehrer können das Gesamtkonzept des Nanocar-Rennens kennenlernen und in direkten Kontakt mit den Mitgliedern eines der beteiligten Teams treten, in diesem Fall mit dem deutschen Team aus Dresden, das mit Francesca MORESCO, Forscherin an der TU Dresden, Koordinatorin der “Single Molecule Machines Group” und Partnerin von Christophe Joachim, in Verbindung steht.

Dies ist eine großartige Gelegenheit, das Interesse junger Menschen für Wissenschaft und Technologie zu wecken, die auf diese Weise konkrete Erfahrungen sammeln und sich mit Forschern und Forscherinnen über ihre Projekte, Kompetenzbereiche und Zukunftsperspektiven austauschen können. Die wissenschaftliche Komponente mit jungen Menschen und Forschern, der universitären Forschung und den Exzellenzlaboren in Frankreich und Deutschland sind wichtige Herausforderungen, ebenso wie die pädagogische Komponente und der Wunsch, mit der breiten Öffentlichkeit in einen Dialog zu treten.

Dieses Rennen ermöglicht es somit, mehrere Bereiche der Grundlagenforschung und des instrumentellen Fortschritts, wie z. B. das Rastertunnelmikroskop, einem breiteren Publikum näherzubringen.

Zu den möglichen Anwendungen dieser neuen Technologien zählt das CNRS die Entwicklung von molekularen Rechenmaschinen sowie Motoren und die Atom-Tech, die es in Zukunft ermöglichen wird, Atom für Atom und auf der Oberfläche eines Isolators quantenelektronische Schaltkreise zu bauen, deren rechnende Bestandteile eine Länge von weniger als 1 nm haben werden. Ein weiteres Beispiel ist die Konstruktion von molekularen Maschinen, die in der Lage sind, Industrieabfälle und Hausmüll Atom für Atom zu reinigen, wie es in Science-Fiction-Romanen aus den 1960er Jahren unter dem Begriff “Faulbehälter” beschrieben wurde. Denkbar ist auch eine neue Oberflächenwissenschaft, die sogenannte Membranwissenschaft, bei der molekulare Maschinen, die einzeln (oder per Zufall) gesteuert werden, die Transmembrankanäle untersuchen und das Eindringen von Viren verhindern, sobald sie sich der Membranoberfläche nähern.

Quelle: CNRS

Kontakt französisches Gymnasium: csarrey@fg-berlin.eu