Infineon Dissertation Award 2022

In Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Harald Fuchs vom Physikalischen Institut und Prof. Dr. Frank Glorius vom Organisch-Chemischen Institut entwickelte der Physiker aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Nikos Doltsinis am Institut für Festkörpertheorie molekulare Nanomotoren auf der Grundlage skalenübergreifender Computersimulationen. Molekulare Motoren kommen in der Natur vor. Unter Energieverbrauch erzeugen diese Moleküle Bewegungen. Sie sorgen so zum Beispiel dafür, dass sich Muskelzellen zusammenziehen oder Zellen sich fortbewegen können. In der Nanowissenschaft dienen sie als Vorbilder für künstliche Nanomotoren. Christian Schwermann verwirklichte solch künstliche molekulare Motoren, indem er bestimmte organische Ringmoleküle (N-heterozyklische Carbene, kurz NHC) auf eine Metalloberfläche aufbrachte. Dabei dreht sich das NHC-Molekül, getrieben von der Spitze eines Rastertunnelmikroskops (englisch Scanning Tunneling Microscope, STM), nur in eine Richtung.Christian Schwermann schlug mehrere geeignete NHC-Kandidaten auf der Basis seiner theoretischen Voraussagen vor. Der Arbeitsgruppe von Frank Glorius gelang es, eines dieser Moleküle zu synthetisieren. Bei den anschließenden STM-Untersuchungen in der Gruppe von Harald Fuchs bestätigte sich die vorhergesagte unidirektionale Rotation. Christian Schwermann entwickelte außerdem geeignete theoretische Modelle, mit denen er ausgiebige Simulationsreihen durchführte, um die Frage nach möglichen Antriebsmechanismen zu klären.