Molecular motors: from solution to surfaces

Synthetische moleculaire motoren zijn moleculaire motoren die kunnen roteren door invloed van een energetische stimulans; bij lichtaangedreven moleculaire rotoren is dit licht. Dit onderzoek richtte zich op synthetische lichtaangedreven éénrichtingsroterende moleculaire motoren gebaseerd op overpopulatie van alkenen die fotoisomerisaties ondergaan, gevolgd door helix-inversie. Met het oog op systeemontwikkeling, gebaseerd op foto-geïnduceerde rotaties, is één motorhelft gekoppeld aan goud -of siliciumoppervlakken. In zulke systemen kunnen verschillende oriëntaties van de rotor ten opzichte van de stator beoogd worden. De rotatie-as is voor verticaal roterende motoren parallel aan het oppervlak gepositioneerd, terwijl dit voor horizontaal roterende motoren loodrecht is. Een belangrijke horde om te nemen alvorens dergelijke systemen toe te passen bij het uitvoeren van complexe taken is de ontwikkeling van een veelzijdige en stabiele methode voor de koppeling van deze moleculaire motoren aan oppervlakken. Het toepassen van “klik-chemische” reacties wordt gezien als handigheid om de functionalisatie van oppervlakken met roterende moleculaire motoren te verwezenlijken. In deze thesis is de koppeling van verticaal en horizontaal roterende moleculaire motoren aan oppervlakken via “klik-chemische” reacties onderzocht. Een doorslaggevende factor is de combinatie van oppervlakte analyse technieken die zowel het succes van intermediaire reacties aantonen alsook het feit dat oppervlak-gebonden motoren hun licht-geïnduceerde rotatiebeweging behouden. Het rechtstreeks zelf-assembleren van thiolen op goud en silanen op siliciumoxide wordt hier gerapporteerd als nieuwe methode leidend tot oppervlakte-koppeling van roterende moleculaire motoren. Meerdere synthetische methodes en oppervlakte karakterisatie technieken zijn geëxploreerd hetgeen samen met een diepgaande analyse een handige gids oplevert voor het ontwikkelen van toekomstige oppervlaktemotoren.