Zo ongeveer werkt de scheikunderobot (afb: Nature)

Er woedt momenteel een discussie rond de robotisering van onze samenleving, die dertig jaar geleden ook al hoog opliep. De vragen gaan, als ik het goed gevolgd hebben, nu niet meer in de eerste plaats om werkgelegenheid, maar over de plaats van de robot in onze ‘pikorde’. Die discussie zal in de scheikunde niet gauw ontstaan. Een nanorobot kan daar, net als in de autofabriek, mooie moleculen bouwen die met ‘bakken en braden’ moeilijk of niet te verwezenlijken zijn, is het idee. Nu is er vast een robotarm die moleculen van de ene plek naar de andere brengt. Het beginnetje van de robotscheikunde is er.

In de natuur bestaan ze al de robotjes die allerlei mechanische arbeid verrichten. Die noemen we dan moleculaire motors (molmotors). Die worden nu ook door mensen bedacht en gebouwd, maar dit gaat een stapje verder: een ‘robotje’ ontwikkelen dat afzonderlijke atomen manipuleert en, is uiteindelijk het idee, zo moleculen bouwt. In 1959 fantaseerde de Amerikaanse natuurkundige Richard Feynman daar al over. In zijn verhaal “Daar beneden is nog veel ruimte” besprak hij die mogelijkheid: “Zoals ik het zie maken natuurkundige wetten het niet onmogelijk de zaken atoom voor atoom te bewegen.” Nu zijn de middelen er. Met behulp , rastertunnel- en atoomkrachtmicroscopen zijn nu al moleculen te verplaatsen.
Er bestaat al zoiets als een DNA-machine, maar die is groot en werkt alleen maar onder bepaalde omstandigheden. Daarom bouwden onderzoekers rond Salma Kassem van de universiteit van Manchester een nanorobot die atomen en moleculen kan manipuleren. “Onze molmachine kan een lading opnemen en, bijvoorbeeld, twee nanometer verderop weer neerleggen”, zegt de onderzoekster. De robotarm heeft de controle. Het systeem zit zo in elkaar dat het molecuul of met het platform of met de arm verbonden is. Daarmee zouden alleen gecontroleerde bewegingen en veranderingen mogelijk zijn, een belangrijke voorwaarde voor ‘molecuulbouw’.
De robotarm bestaat uit een ‘meerledig’ molecuul, dat aan een oppervlak verankerd is. Daarop zit een moleculaire ‘draaipunt’, dat bestaat uit verschillende atoomringen. Afhankelijk van de zuurgraad verandert de vorm en daardoor kan de arm van links naar rechts (of zo) zwaaien. De arm zelf is wat stugger in de buurt van het draaipunt en wat losser (een enkele koolwaterstofketen) bij de (chemische) grijper. Elke stap in de beweging is met scheikundige middelen te sturen (hier dus kennelijk met variaties in de zuurgraad). Kassem: “Tijdens zijn arbeid werkt de machine met grote precisie. Dubbelbelading of het laten van de last komt nauwelijks voor.”
Wat de onderzoekers hebben gedaan is een eerste stap gezet naar de robotscheikunde, want een scheikundige reactie is wat anders dan het verplaatsen van moleculen. Er moeten natuurlijk ook robotjes komen die de moleculen aaneensmeden ( op een juiste wijze, uiteraard).

Bron: bdw