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科学:如何制作分子梭

点击量:   时间:2018-01-18 07:27:08

作者:英国和意大利化学家团队设计了一种自组装分子梭,由环形分子组成,环绕分子串,并沿着它的两点之间切换位置研究人员说,如果他们可以控制这种运动,那么系统的更复杂版本可能是“分子机器”的基础谢菲尔德大学的Neil Spencer和Fraser Stoddart与米兰特殊有机系统合成和立体化学中心的Pier Lucio Anelli一起制作了航天飞机为此,他们利用某些分子的特性 - 例如酶 - 作为反应的模板为了制造弦线分子,研究人员开始使用聚醚 - 基本上是交替的碳和氧原子链 - 每端都有一个酚基团然后,他们将另外两个聚醚链连接到该分子的末端以完成该链,并且在末端将大体积的三异丙基甲硅烷基作为塞子他们通过将U形双(吡啶鎓)离子的顶部与称为1,4-双 - (溴乙基) - 苯的分子桥接形成环状分子,形成深橙色化合物研究人员通过核磁共振(NMR)将其鉴定为环芳环在在聚醚溶液中花费约一周的成环反应期间,聚醚链充当用于形成环的模板该弦有效地将U形离子操纵到苯化合物的良好位置,以封闭弦周围的环庞大的塞子阻止环脱落(Journal of the American Chemical Society,6月12日,第113卷,第5131页)去年,纽约州立大学的两位化学家Tata Rao和David Lawrence将一种分子穿过环糊精环形成一种称为(2)轮烷的分子(New Scientist,Science,1990年6月9日)这证明了模板效应和分子的自组装,但该分子没有进一步的应用 Stoddart在一根弦上的环形环就像Rao一样,因为环和弦不是通过共价键连接在一起的共价键这使环自由地沿着弦移动但斯托达特的分子也有两个富含电子的氢喹醇基团,由构成串的酚基团形成这些氢醌基团与带正电的环形成弱静电键,并且因为环同样被两者吸引,所以环在它们之间穿梭几百次根据他们的核磁共振研究,研究人员发现环孢菌素每转每摩尔只需要大约13千焦耳这远远低于大多数化学变化所需的数百千焦耳为了将航天飞机变成一个有用的装置,研究人员必须控制这种运动一种方法可能是通过电流例如,两个站可以在化学上不同,使得在施加电压的影响下,一个吸引环比另一个吸引更多然后,一个特定的站将保持环直到电压关闭或者,光或化学变化可以驱动航天飞机 Stoddart和他的同事认为,这种自组装分子可以作为一个更大的网络中的微小开关,用于接收,存储,传输和传输信息将它们连接到其他器件的分子导线只需要是集成电路常规连接尺寸的一小部分但Spencer表示,他们仍在展示所涉及的原则:'这些分子自组装的事实非常惊人,