分子机器使polyrotaxane合成以前所未有的精度

合成分子机器,可以从方案到分子泵环精确的数字的字符串生成衍生物的戒指已经创建。方法允许一定程度的控制,根本是不可能的,打开能源新材料和数据存储的方法。

这种程度的控制是罕见的,基本上polyrotaxane合成的梦想成真

Emillio Perez IMDEA纳米科学

衍生物的复杂架构和不同寻常的特性,这使得他们在合成化学有趣的目标。但是这些材料并不容易。尽管一些控制数量和密度的聚合物轴周围的环已经实现,有效合成协议产生结构的精确的数字环人仍下落不明。

一个国际研究小组与诺贝尔奖得主弗雷泽·斯图达特美国西北大学已经建立了一个分子机器,可以做到这一点。新polyrotaxane合成器,它由聚乙二醇链的redox-driven分子泵两端连接,可以实现两个带电重点,导致10环的精密结合。

斯托达特指出,通过完全控制的环衍生物,它有可能优化它们的属性为特定的应用程序。还有我们可以编码与不同环polyrotaxane回文的时尚,例如,ABCDEEDCBA,”他说。所以,我们有一个数据存储的新方法。

这台机器可以使用电力驱动或化学物质。在减速阶段,两个戒指都被吸引到本体溶液泵头。在氧化,它们注入化学“减速”到高分子链上。戒指的总数可以控制通过改变氧化还原循环的数量。

聚合物合成来面对面与分子机器!查看我们的报告在《科学》杂志上描述的精确生产衍生物10环使用人造分子泵。@sirfrasersays@NorthwesternU@NUChemistry@IINanoNUhttps://t.co/tDe7LDFsTUpic.twitter.com/jgjCp7HbZZ

- Yunyan秋(@qiuyunyan)2020年6月11日

院长Astumian缅因州大学的我们,也参与了研究,解释说,本体溶液和收集链隔间隔开把磁带在分子的两端。当受到循环的条件下,磁带是一个能源棘轮泵的戒指非常高势能收集链。

大卫利曼彻斯特大学超分子化学家,英国,指出,这是一个令人激动的分子机器的应用。棘轮机制的结合到分子结构是最重要的一个分子机械的进步,”他说。“它允许分子不仅仅是简单的开关,实际执行复杂的任务。这是一个很好的例子可以完成的事情棘轮机制。”

Emillio佩雷斯IMDEA纳米科学,西班牙,同意。美丽的系统依赖的微妙的舞蹈运动障碍上下完美同步的在正确的时候,它允许泵机制方向,”他说。这种程度的控制是罕见的,基本上polyrotaxane合成的梦想成真。”

研究人员认为,大量的能源可以存储在这样的系统。自从我们建立收费8单位每次双泵完成一个完整的氧化还原循环,我们可以把大量的电荷在聚合物链,”斯托达特说。“如果我们能解决如何释放这个电荷控制的方式,我们将所有的有机电池的原型。然而,我们还没有做到这一点。”

这种新方法不依赖于特定的非共价链和环之间的相互作用,所以现在可以使用几乎任何聚合轴,和更长的聚合物可以举办更多的戒指和电荷。合著者Yunyan邱说他已经在生物可降解聚酯、聚碳酸酯和多肽显示,可以使用几乎任何聚合物。团队也是优化电化学方法。这可能导致几乎自治或半自治的电力生产的衍生物的最低人力操作通过计算机程序控制氧化还原电位,”邱说。