Molekulare Maschine

Eine molekulare Maschine oder Nanomaschine ist ein aus Makromolekülen zusammengesetztes Gebilde, das bestimmte Funktionen ausführen kann. Dabei handelt es sich um eine Klasse von supramolekularen Verbindungen, die mechanische Bewegungen ausführen können. Dabei kopiert man – wie in der Bionik – in Tier- oder Pflanzenzellen vorkommende Systeme und versucht, sie synthetisch zu konstruieren. Andererseits versucht man, die Grundprinzipien der klassischen Mechanik auf Maschinen im molekularen Bereich anzuwenden. Molekulare Maschinen sind dem Forschungsgebiet Nanotechnologie zuzuordnen, wo eine Reihe von komplexen molekularen Maschinen vorgeschlagen wurde. Da bewiesen ist, dass ein Perpetuum mobile nach den Grundgesetzen der Physik unmöglich ist, muss man auch einer molekularen Maschine, genauso wie einer klassischen Maschine, von außen Energie zuführen.

Molekulare Systeme, die in der Lage sind, einen chemischen oder mechanischen Prozess ins Gleichgewicht zu verschieben, stellen einen potenziell wichtigen Zweig der Chemie und der Nanotechnologie dar. Für diesen Prozess ist ein vorher von außen erzeugter Gradient (z. B. Konzentrationsgefälle, Temperaturdifferenz, Potentialdifferenz o. ä.) erforderlich, damit die Maschine in der Lage ist, nützliche Arbeit durchzuführen. Da ein System immer ein Gleichgewicht anstrebt, werden Substanzen in Zellen immer in Richtung eines Konzentrationsgefälles wandern, oder Moleküle unterschiedlicher Temperatur werden sich so vermischen, dass es zum Temperaturausgleich kommt.

Der Nobelpreis für Chemie wurde 2016 an Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart und Bernard L. Feringa für das Design und die Synthese molekularer Maschinen verliehen.