“Nanolympiadane”创建的超分子构建模块

“Nanolympiadane”——纳米组装由五个联锁圆环面像奥运会标志——是一个最新的超分子组装polycatenanes只使用弱共价相互作用。¹通过一个聪明solvent-mixing策略,研究人员已经能够制备自组装结构包含22个戒指使用简单的积木。新索烃足以使用原子力显微镜观察,可以发现在材料科学中的应用。

Polycatenanes是包含几个机械联锁结构环链。创建这样的架构是具有挑战性的,尤其是在环形成分是由一个大型合奏的分子。在这种情况下,分子组装系统,可以持续生成统一的大型环直径是必要的。科学家们使用志贵Yagai和Sougata达塔日本千叶大学,用一种特殊的超分子聚合物。²

材料是由单体可以通过氢键连接形成六元环,称为“花结”——然后由π-stacking交互与不同的拓扑建立聚合物结构包括环形戒指。的每个基本环nano-polycatenanes由600小分子由弱共价相互作用,”达塔解释道。这是完全不同于以前polycatenanes报告,其中每个组成环的强共价键。

Yagai补充道,虽然早些时候产生polycatenanes依靠metal-templated合成的方法,新方法利用分子组装的趋势表面现有的螺旋管。的分子光谱调查和多尺度模拟显示,如果我们添加单体溶液包含预戒指,他们倾向于表面组装这些环由于solvophobic和范德瓦耳斯相互作用。因此,单体更容易形成环与成品联锁结构,而不是在其他空的空间,”他说。的这种现象被称为“二次成核”,是polycatenation机制的关键。

研究小组发现,他们可以影响环关闭通过改变溶剂和冷却速度。创建新材料,他们注射浓溶液的分子pre-dissolved在极性溶剂极性的溶剂。“一般来说,很难预测和控制的拓扑形成超分子组装,但如果你得到正确的条件和它的工作原理,它不能得到比这更简单,”说米甲Juriček研究功能有机分子在瑞士苏黎世大学。

Yagai和他的同事们准备索烃含有不同数量的螺旋管。他们被称为奥运五环结构“nanolympiadane”致敬“olympiadane”1994年,[5]索烃系统报道。³大卫Amabilino在英国的诺丁汉大学,曾参与的合成olympiadane,指出nanolympiadane是一种新型的共价的索烃的戒指比分子大得多的系统。Yagai的研究小组,环直径约25海里,使五环系统长约90海里,而olympiadane长约4海里,”他说。Amabilino相信能够以这种方式准备索烃开辟了一个全新的研究领域。这些材料都是前所未有的。到目前为止,这种大会还没有被认为是广泛的,因为潜在的困难使系统控制。Yagai集团开辟了门口。”

纪尧姆·德·博来自英国曼彻斯特大学的同意。这是一个美丽的过程,提供了一个快速访问polycatenanes相当巨大。它显示了如何使用自组装构建复杂的超分子结构,”他说。”这将是有趣的,看看环的组成和大小可以调整使用不同的构建块,以及这些自组装polycatenanes的动态力学性能比较与共价同行。”