Nano op wielen

Superkleine ‘nano-autootjes’ zouden rijden met draaiende wielen. Maar ze zouden ook kunnen schaatsen.

Ze ‘rijden’ met negen nanomijl per uur, en tegenover het blad Wired maakt chemicus James Tour er geroutineerd grapjes over. „We proberen een nanoverzekering te krijgen.”

Waarachtig, aan Rice University hebben ze autovormige moleculen. Twee halters, verbonden door een staaf. Alles hoofdzakelijk van koolstofatomen. Vier bolvormige wielen van carboraan, een verbinding van koolstof en borium. De buigzaamheid van de halters en van het verbindende stangetje zorgen ervoor dat de voertuigjes een soort vering hebben en zelfs stuurvermogen. Maar niemand bestuurt ze. Ze bewegen spontaan, zoals moleculen bij kamertemperatuur nu eenmaal doen.

Het meest spectaculaire resultaat van Tours laatste onderzoek, gepubliceerd in het blad ACS Nano, is dat de autootjes rijdend op video staan. Dat hebben Tour en collega's voor elkaar gekregen met fluorescentiemicroscopie – een techniek waarbij door een kunstgreep het onderwerp zelf licht uitstraalt. Op een blauwe achtergrond springen ze als gele vlooien heen en weer. Met wat moeite kun je de vier wieltjes onderscheiden. De autootjes zijn vier nanometer breed, iets breder dan een streng DNA. Je kunt er 80.000 naast elkaar parkeren op de omtrek van een haar.

In 2005 publiceerde Tour er al over. Toen zei hij te hebben bewezen dat de wieltjes echt draaiden. Met een scanning tunneling microscoop (een instrument dat zeer kleine objecten letterlijk aftast) wisten zijn medewerkers te verifiëren dat de wagentjes bewogen in een richting loodrecht op de assen. Ook merkten ze dat de auto's makkelijker vooruit te duwen waren dan opzij.

Nu hebben ze driehoekige vehikels gemaakt, met drie naar buiten wijzende assen die elk aan het uiteinde een wiel hebben. Deze driewielers willen niet voor- of achteruit. Ze draaien alleen om hun as. Extra bewijs, aldus Tour, dat de wielen echt draaien.

Is dat zo? Volgens Techno bewijst dat alleen dat de nanowieltjes liever voorwaarts bewegen dan opzij. Niet per se dat ze draaien. Misschien is het contact van de carboraanwielen met de ondergrond te vergelijken met dat van schaatsen op ijs – schaatsen gaan ook liever naar voren dan zijwaarts, maar draaien niet.

Tour ontkent: „Nee. De driewieler zou zich verplaatsen als hij werkte als een auto op ijs.” We leggen het voor aan zijn medewerker Stephan Link. Ook die lijkt het punt niet te begrijpen: dat schaatsen makkelijker in de lengterichting bewegen dan daar dwars op, exact wat wordt waargenomen. Techno beweert niet dat de wielen niet draaien, of dat ze dat niet zouden kunnen doen, wel dat een andere verklaring ook mogelijk is.

Herbert Blankesteijn