Dreifach verdrilltes Molekül konstruiert

Möbiusbänder sind in sich verdrehte Gebilde, bei denen man nicht zwischen Vorder- und Rückseite unterscheiden kann. Auch Chemiker fasziniert dieses mathematische Konstrukt schon seit Jahrzehnten, doch bis heute konnte nur ein einfach verdrilltes Molekül im Labor hergestellt werden. Nun gelang es Forschern mit einer neuen Methode, erstmals auch ein dreifach verdrilltes Molekül zu konstruieren. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“.

Dreifach verdrilltes Möbius-Molekül

Für den Bau eines dreifach verdrehten Moleküls verwendeten Gastron Schaller von der Universität Kiel und seine Kollegen drei spiralförmige Bausteine. Da diese um die eigene Achse verdreht sind – ähnlich wie die menschliche DNA –, treten innerhalb des Moleküls keine hohen Spannungen auf. Doch zu einem Möbius-Molekül verbinden ließen sich die gewundenen Einheiten nicht so einfach, denn sie sind chiral. Das bedeutet, dass sich das Bild und das Spiegelbild der Moleküle nicht zur Deckung bringen lassen – im Alltag kennt man dieses Phänomen zum Beispiel von Schneckenhäusern. Folglich gibt es viele Möglichkeiten, wie sich die Bausteine verbinden lassen. Das Team musste also zuerst die richtige Kombination herausfinden, um das gewünschte Molekül aus den drei Bauelementen zusammenzusetzen. Das gelang schließlich. „Mit unserer Strategie ist es letztlich sogar einfacher, dreifach oder sogar noch stärker verdrillte Molekülsysteme zu bauen als einfach verdrillte“, resümiert Koautor Rainer Herges von der Universität Kiel.

Möbius-Moleküle haben ungewöhnliche elektronische und elektrische Eigenschaften. Daher könnte das Ergebnis für den Bau von Komponenten für die molekulare Elektronik und die Optoelektronik interessant sein – etwa als Speichereinheit in zukünftigen Quantencomputern. Die binäre Information „0“ oder „1“ könnte dort als „verdreht“ und „unverdreht“ dargestellt werden.