Die schnellsten Nano-Autos​ der Welt

(02.05.2017) Toulouse und das Internet waren der Schauplatz des ersten Nano-Auto-Rennens der Welt. Zwei Teams sind auf dem Siegertreppchen.

Moleküle, die sich gezielt beladen und steuern lassen, sind eine der Visionen von Materialwissenschaftlern. Forscher auf der ganzen Welt arbeiten an Nano-Autos, also winzige Strukturen, die zu einer gerichteten, steuerbaren Bewegung fähig sind. Für das erste NanoCar Race der Welt traten in der Vorrunde Teams aus Frankreich, Österreich, Schweiz, Deutschland, Japan und den USA an. Vier von ihnen konnten sich für das Finale am 28. und 29. April 2017 qualifizieren.

Das deutsche Team und ein Modell ihres "Windmühlen-Fahrzeugs". Sceenshot von http://nanocar-race.cnrs.fr/equipesen-de.php



Parcours aus Gold

Die vier Molekular-Maschinen bestehen jeweils aus maximal 100 Atomen und unterscheiden sich im Aufbau deutlich voneinander. Mit dem klassischen Auto aus Karosserie, Motorblock und vier Rädern haben sie zum Teil nur sehr entfernt Ähnlichkeit. Angetrieben von den elektrischen Impulsen der Spitze eines Rastetunnelmikroskops bewegten sich jedoch alle durch Wechselwirkung mit einer Oberfläche aus purem Gold fort. Im Vakuum und bei unfassbar kalten -269 °Cwurde diese Oberfläche Atom für Atom eigens aufgebaut – auch das war Aufgabe der Teams um die „Piloten“ und ging in die Renn-Zeit ein. Die Streckenführung ähnelte einem Slalom-Feld: Die winzigen Vehikel mussten insgesamt 100 nm zurücklegen und dabei zwei kleine Kurven um Erhebungen auf dem Untergrund herum fahren.

Rennen unterm Mikroskop
Gastgeber dieses besonderen Rennens war das Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (Forschungszentrum für Materialentwicklung und Strukturuntersuchungen, CEMES/CNRS) im französischen Toulouse. Dort steht ein Rastertunnelmikroskop, das zeitgleich vier Sektoren sichtbar machen kann. Auf diese Weise konnten die vier Teams also tatsächlich gleichzeitig starten und ihre Autos an vier Bildschirmen sehen und steuern. Die Rennzeit betrug maximal 38 Stunden.

Zwei Gewinner-Teams
Nach spannenden Stunden standen am 29. April die Gewinner fest: Das Team des Department Physik der Universität Basel hatte ihren "Swiss Nano Dragster" zügig ins Ziel gebracht. Das winzige Molekül bewegte sich dabei weniger wie ein klassisches Auto, als vielmehr nach dem Prinzip des Luftkissenfahrzeugs fort. Ebenso erfolgreich war das Nanocar Team aus Wissenschaftlern der US-amerikanischen Rice-University und der Universität Graz mit ihrem Nano-Fahrzeug. Dieser wendige Winzlings verfügt tatsächlich über vier "Räder".

Ein Modell des Schweizer Nano-Autos. Die scheinbar schwebende Pyramide links im Bild stellt die Spitze des Rastertunnelmikroskops dar. Quelle: Departement Physik Universität Basel


Spaß und Experiment

Die Teilnahme am NanoCar Race war für die Wissenschaftler Spaß und Arbeit zugleich: In einem gemeinschaftlichen Experiment werden sie die Stärken und Schwächen ihrer Nano-Autos erproben und so ihre Forschungen voranbringen. Und damit auch alle anderen Nano-Fans das Rennen verfolgen und vielleicht sogar ihr Lieblingsteam anfeuern können, wird das Rennen live im Internet übertragen.


Mehr über das außergewöhnliche Rennen, seine Regeln, Herausforderungen und die Gewinner finden Sie (auf Französisch oder Englisch) hier: http://nanocar-race.cnrs.fr
Mehr über das deutsche Team hier: https://tu-dresden.de
Die Teams, die Vorbereitungen und das Rennen selbst, finden Sie (auf Französisch oder Englisch) auf Youtube.


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