Panorama - Das kleinste Autorennen der Welt

Eine Rennstrecke auf einem Goldkristall, Moleküle als Rennwagen: Das kleinste Rennen der Welt ist nur unter dem Mikroskop sichtbar. Wissenschaftler aus aller Welt nehmen Teil und haben grossen Spass daran – doch das Rennen dient auch der Forschung.

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  Nano-Vehicle MANA-NIMS Team

  Die Japaner treten mit einem Fahrzeug an, das mit einem grossen Spoiler beeindruckt.

  MANA-NIMS

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  Das Rennen findet auf einer Strecke von weniger als 100 Nanometern – einem Zehntausendstel-Millimeter – statt.

  zVg Prof. E. Meyer, Physics Departement, Uni Basel

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  Ohio Bobcat Nano-wagon Team

  Praktisch nur aus Rädern besteht das Fahrzeug der US-Forscher. Ob es das Schweizer Gefährt schlagen kann?

  Ohio University

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  Nano-car Team

  Auch beim Gefährt, welches Forscher aus Texas zusammen mit österreichischen Wissenschaftlern entwickelt haben, sind vier Räder deutlich erkennbar.

  Rice University

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  NanoMobile Club

  Eher komplex mutet das Gefährt der Franzosen an – radähnliche Konstruktionen sind jedoch deutlich erkennbar.

  P. Abeilhou CEMES-CNRS

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  Nano-windmill Company

  Das Fahrzeug des deutschen Teams erinnert an die Blätter einer Windmühle.

  Technische Universität Dresden

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  Swiss Nano Dragster

  Das Schweizer Fahrzeug hat keine Räder, sondern gleitet wir ein Luftkissenfahrzeug über die Rennstrecke.

  Universität Basel

Beim Stichwort «Autorennen» denken die meisten an heulende Motoren, heissen Asphalt und Sieger mit Champagner-Flaschen in den Händen. Doch es geht auch anders.

So kommen Nano-Autos in Fahrt

Wie Moleküle zielgerichtet vorwärtsbewegen? Für Forschungen dieser Art wurde dieses Jahr der Chemie-Nobelpreis verliehen. Notwendig ist ein cleveres Design der Moleküle, beispielsweise mit radähnlichen Strukturen. In Schwung gebracht werden die Räder mit elektrischen Impulsen.

Im französischen Toulouse findet bald das kleinste Autorennen der Welt statt: auf einer Strecke von einem Zehntausendstel-Millimeter. Sechs Nationen kämpfen mit klitzekleinen Molekül-Fahrzeugen um Ruhm und Ehre: USA, Japan, Deutschland, Frankreich Österreich und die Schweiz sind dabei.

Elektrische Impulse sorgen für Fahrt

«Beim Nano-Car-Race geht es darum, einzelne Moleküle möglichst schnell über eine Rennstrecke zu bewegen», erklärt Tobias Meier. Er ist Doktorand an der Universität Basel und steuert als Co-Pilot das Schweizer Molekular-Auto.

Gesteuert werden die Nano-Cars an einem speziellen Mikroskop von Physikerinnen und Physikern über eine Nadelspitze, die elektrische Impulse absondert. Das ist extrem schwierig und vom Grössenverhältnis her etwa so, als würde man mit der Matterhorn-Spitze versuchen, einen Pingpong-Ball anzustupsen.

Schweizer halten den Rekord

Die Schweizer sind mit 20 Nanometern pro Stunde aktuell die Geschwindigkeits-Weltmeister der Molekül-Fahrzeugrennen. Diesen Erfolg erklärt Meier so: «Unser Auto gleitet über die Oberfläche, ähnlich einem Luftkissen-Boot. Hier hat jedes Team ein eigenes Konzept. Unsere Idee war es, die Reibung zwischen Nano-Auto und Oberfläche zu verringern.»

Die Rennstrecke befindet sich auf einem Goldkristall, dessen Oberfläche parallele Rillen aufweist. «Wir können solche Rillen als Leitplanken für unsere Rennwagen nutzen.»

Räder abgefallen

Ursprünglich sollte das Rennen dieses Wochenende in Toulouse stattfinden. Nun haben die Veranstalter den Event auf nächsten Frühling verschoben. Grund dafür sind verschiedene technische Probleme. Wenn die Wagen auf die Rennstrecke gebracht werden, können sie beschädigt werden, beispielsweise können Räder abfallen. «Genau das ist bei manchen Teams passiert», erklärt der Physiker Tobias Meier. Zudem habe noch nicht jedes Team vor Ort einen Testlauf absolvieren können.

Nano-Cars wichtig für die Forschung

Nebst Spass für die Forscher bringt das Autorennen aber auch viel für die Forschung. «In der Nanoelektronik könnte man damit Computerchips oder Solarzellen bauen – unser Fahrzeug wird bereits in organischen Solarzellen eingesetzt und kann Licht in Strom umwandeln», berichtet der Physiker. «Ausserdem könnte man sich molekulare Transporter vorstellen, die ein Medikament in einen bestimmten Körperteil transportieren.»