به گزارش صدای شهر پژوهشگران موسسه شیمی دانشگاه هومبولت برلین به سرپرستی مایکل کاتان موفق شدند با استفاده از یک نانوموتور مصنوعی و نوری دو رشته مولکولی را به‌طور دقیق به دور یکدیگر بپیچند و ساختاری پیچیده به نام کاتنان (Catenane) ایجاد کنند؛ ساختاری که در آن دو مولکول حلقه‌ای بدون پیوند شیمیایی مستقیم مانند حلقه‌های زنجیر به‌هم متصل‌اند. این پژوهش در نشریه معتبر Science منتشر شده است.
کاتان درباره این دستاورد می‌گوید: آنچه ما توسعه داده‌ایم در واقع یک مینی‌ماشین است که با نور کار می‌کند و تنها در یک جهت می‌چرخد. ما از این حرکت کنترل‌شده برای پیچیدن مکانیکی دو رشته مولکولی به دور یکدیگر استفاده می‌کنیم؛ صرف‌نظر از اینکه این مولکول‌ها به‌طور طبیعی این کار را انجام می‌دادند یا خیر. این نانوموتور در واقع نوعی کنترل مکانیکی به دنیای مولکولی وارد می‌کند؛ چیزی که پیش‌تر فقط در مقیاس ماکروسکوپی ممکن بود.
گذر از محدودیت‌های سنتی در طراحی ساختار‌های سه‌بعدی مولکولی
به گزارش phys.org شیمی سنتزی تاکنون درهم‌تنیدن هدفمند مولکول‌ها به‌ویژه زمانی که خلاف جهت خودسازمان‌دهی طبیعی آنها باشد بسیار دشوار بوده است. در طبیعت مولکول‌ها به‌طور پیوسته در حال حرکت‌اند و از این طریق ساختار‌های سه‌بعدی مانند پروتئین‌ها یا DNA را می‌سازند؛ اما این ساختار‌ها اغلب موقتی و ناپایدار هستند.
در آزمایشگاه‌ها معمولاً از قالب‌های مولکولی برای هدایت شکل‌گیری ساختار‌های خاص استفاده می‌شود ولی این روش‌ها فقط با ترکیبات مشخصی کارایی دارند. روش جدید، اما کاملاً متفاوت عمل می‌کند: نانوموتور مصنوعی می‌تواند طیف وسیعی از مولکول‌ها را به ساختار‌های سه‌بعدی دقیق و تعریف‌شده تبدیل کند.
این نانوموتور با استفاده از نور حرکت چرخشی جهت‌داری تولید می‌کند و در هر گام پیچ‌وتابی مکانیکی ایجاد کرده و آن را به‌صورت شیمیایی تثبیت می‌کند.
کاتان می‌گوید: روش ما نخستین رویکرد بدون قالب (template-free) است که چنین کنترل مکانیکی دقیقی را ممکن می‌سازد ضمن اینکه به‌راحتی قابل تعمیم به سایر مولکول‌ها نیز هست.
دریچه‌ای به سوی طراحی مواد نوین با خواص بی‌نظیر
کاتنان‌هایی که به‌واسطه این روش ساخته شده‌اند به‌عنوان واحد‌های بنیادی برای ایجاد ساختار‌های درهم‌تنیده مکانیکی مانند زنجیره‌ها، شبکه‌ها یا بافت‌های مولکولی عمل می‌کنند. این مطالعه برای نخستین بار نشان می‌دهد که چنین ساختار‌هایی می‌توانند به‌صورت اصولی از مولکول‌های بسیار متنوعی ساخته شوند؛ بنابراین یک چارچوب مفهومی و قابل تعمیم برای طراحی معماری‌های پیچیده در مقیاس مولکولی ارائه شده است.
این موفقیت چشم‌انداز تازه‌ای را برای گسترش مرز‌های شیمی سنتزی گشوده و امکان طراحی موادی را فراهم می‌کند که از مولکول‌های درهم‌تنیده مکانیکی ساخته شده‌اند. این دسته از مواد به‌دلیل نوع معماری مولکولی‌شان می‌توانند خواص منحصربه‌فردی مانند انعطاف‌پذیری بالا و در عین حال استحکام فوق‌العاده از خود نشان دهند.
انتهای پیام/
Source link
