Draaiende moleculen kunnen nullen en enen vervangen

Links- en rechtsdraaiende moleculen van chirale stoffen zouden kunnen fungeren als optische schakelaars in computers, zo blijkt uit onderzoek van de Universiteit van Groningen dat werd gefinancierd door de Stichting voor de Technische Wetenschappen (STW).

Chirale stoffen zoals melkzuur zijn verbindingen waarvan twee soorten moleculen bestaan: hun ruimtelijke structuur is als het ware gespiegeld. Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen hebben onlangs een type koolwaterstof-verbinding - een stereo-isomeer - gesynthesiseerd waarvan de ruimtelijke structuur omklapt als er gepolariseerd licht op wordt gericht: de moleculen geven dan aan het licht een linkse of rechtse draaiing. In de natuur komen moleculen met dergelijke eigenschappen niet voor. De helix- of kurkertrekkervorm van de moleculen waarborgt volgens de onderzoekers - drs. B. de Lange, promovendus drs. W. Jager en prof. dr. B.L. Feringa - een sterke rotatie die makkelijk kan worden waargenomen. De schakelingen hebben dezelfde functie als de nullen en enen in de huidige digitale technologie, maar het grote voordeel is dat de informatie in principe op moleculair niveau kan worden vastgelegd. Hierdoor zou de capaciteit van bijvoorbeeld wisbare CD's en optische computers flink kunnen worden vergroot. Hoe kleiner de golflengte van het licht, des te preciezer men kan richten en hoe hoger de informatiedichtheid.

Met licht van een andere golflengte kan de informatie dan weer gelezen worden (rotaties links- of rechtsom meten). Voorwaarde is wel dat de moleculen bestand zijn tegen temperatuurschommelingen. "Er wordt veel onderzoek gedaan naar de optische eigenschappen van moleculen, maar voor informatie-opslag heb je in elk geval stabiele chirale alkenen nodig,' zegt B. de Lange, die op 5 februari promoveerde tot doctor in de wiskunde en natuurwetenschappen. Het principe van chiroptische moleculaire schakelingen is vooralsnog alleen aangetoond in een chemische vloeistof, maar uiteindelijk is het de bedoeling om hiervoor een vast medium zoals polymeren te gebruiken. Philips heeft op het principe een basispatent aangevraagd en gekregen. Het zal vermoedelijk nog vele jaren duren voordat onze personal computers chiroptisch schakelen.