Nanoskopische Maschinen verzahnen chemische Strukturen (NanoMECHs)

Biologische molekulare Maschinen fungieren in der Natur als ?Miniaturfabirken“ und verrichten lebensnotwendige Aufgaben in vielerlei Organismen, wie zum Beispiel die Bildung von Energietr?gern, den Transport von Zell-Cargo oder das Assemblieren von Biopolymeren in sequenz-spezifischer Reihenfolge. Am Ende des letzteren biologischen ?Montagebandes” befinden sich Chaperone und Topoisomerasen, um Proteine und DNA pr?zise zu falten und verwickeln; dieser finale Formungsprozess ist essentiell wichtig, um eine korrekte Funktion dieser Biomakromoleküle zu gew?hrleisten. Obwohl moderne Synthesechemie die Bildung von Makromolekülen mit genauem Inhalt und Sequenz an Monomeren erlaubt, gestalten sich Methoden zur gezielten Modellierung der dreidimensionalen Form bzw. Topologie von Polymeren mit beliebiger chemischer Zusammensetzung bisher als überaus schwierig. Das Ziel dieses Projektes ist es, künstliche molekulare Maschinen zu entwickeln, konstruieren und studieren, die aktiv (Makro)-Moleküle mit variabler chemischer Struktur biegen, verwickeln und verknüpfen k?nnen, um dadurch verzahnte chemische Strukturen und molekulare Topologien zu erzeugen, die durch moderne Synthesemethoden bisher nicht zug?nglich sind. Das Bereitstellen von nanoskopischen Synthesewerkzeugen zur Formung der dreidimensionalen Struktur von Molekülen erm?glicht es Wissenschaftlern bisher unzug?ngliche Moleküle darzustellen und zeigt dadurch einen neuen Weg auf, um mit Materie auf molekularer Ebene zu interagieren: so k?nnen, unter Anderem, Moleküle mechanisch miteinander verbunden, die Eigenschaften von Polymeren, ohne deren chemische Zusammensetzung zu ?ndern, kontrolliert oder chemische Bindungen mechanisch aktiviert/gebrochen werden. Diese einzigartige Erg?nzung zum “Werkzeugkasten” des Chemikers hat das Potential den Design-Spielraum für funktionale Materialien und Moleküle zu erweitern, da dadurch die Erkundung unbekannten Territoriums in der Chemie und Nanotechnology erm?glicht wird.