Onderzoekers van de TU Delft hebben de kleinste molen ter wereld ontwikkeld met het meest minuscule bouwmateriaal dat er bestaat: DNA.

Nederland draait op molens: van windmolens en waterraderen tot de meest geavanceerde windturbines. De onderzoekers van TU Delft bouwen graag voort op deze vaderlandse traditie. In het vakblad Nature omschrijven de ingenieurs hun innovatieve nanomolen, met wieken van DNA.

Lees ook:

• Quiz: test je kennis over DNA
• Nanoantennes sturen chemie met licht

Zo gaat de molen

Waar een windmolen kracht uit wind haalt, gebruikt de Delftse nanomolen energie van een water- en ionenstroom. Zo’n stroom aan geladen deeltjes ontstaat in een cel zodra de weerszijden van het membraan verschillende concentraties zout bevatten. Een water- en ionenstroom is een haast onuitputtelijke bron van energie. Zout is namelijk bijna overal in ons lichaam te vinden.

De twee wieken van de DNA-molen zijn ongeveer 7 nanometer dik en zitten vast aan een nanoporie – een minuscuul gaatje in een membraan. Door de druk van de ionenstroming vervormen de wieken van het molentje. Cees Dekker, professor bionanoscience aan de TU Delft legt het mechanisme uit: “Het is alsof je van twee kanten tegen een rietje duwt. Voorbij een bepaalde kracht zal die knakken.” Die knak is cruciaal voor een werkende molen volgens Dekker: “Een rechte stijve staaf zal niet roteren. Pas als de staaf zich verbuigt naar een S-vorm, start de rotatie.”

We deduced this self-organized rotor mechanism in a wonderful collaboration with the @RGolestanian lab who did extensive simulations on this – see the results for different initial docking configurations where bundles are placed off center in various ways

9/ pic.twitter.com/QWQNKjCkD5

— cees dekker (@cees_dekker) June 15, 2022

Van molen tot turbine

Het is nog niet helemaal duidelijk in wat voor toekomstige technologieën we de nanomolen tegen zullen komen. Dekker benadrukt: “Dit is fundamenteel onderzoek waarin we vooral de mogelijkheden bestuderen.”

Bovendien helpt het onderzoek ons andere processen in het menselijke lichaam beter te begrijpen. Zo zitten onze cellen van nature vol met eiwitmolentjes die veel weg hebben van de DNA-molen. De eiwitmolens produceren ATP, een soort brandstof voor onze cellen. De werking van dit soort eiwitstructuren zijn beter te doorgronden nu het team zelf een vergelijkbare constructie heeft gebouwd.

Het team is al bezig met een vervolgonderzoek. De DNA-molen die de onderzoekers nu hebben ontwikkeld is vergelijkbaar met een tuinmolentje. De stroming om het molentje doet de wieken draaien, maar de energie die daarbij vrijkomt wordt nog niet gebruikt om andere mechanismen aan te drijven. De volgende stap is een complete windturbine van 25 nanometer. De turbine zet energie van de ionenstroming om tot mechanische energie. Wie weet wat de onderzoekers ermee aan zullen drijven.

Bronnen: Nature, Eurekalert

Beeld: TU Delft

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!