化学家们用多环金属配合物实现了前所未有的分子三级跳远

2023年05月20日 阅读量:70

几十年来,德克萨斯A&约翰,M大学的化学家·A·格拉迪斯博士(Dr.John A.Gladysz)金属和碳一直混合在一起,创造新的分子,从世界上最长的分子导线到由笼大小控制的微陀螺仪和分子通道,甚至通过外部电场操作

在最近的成就中,格拉迪斯和他的研究小组制造了一种新型的分子旋翼,预计将成为未来的功能分子机,可以操纵原子和亚原子水平的物质,改变化学的多个分支,以及无数相关的部门和行业。

格拉迪斯集团采用2005年诺贝尔化学奖认可的一种叫做烯烃化合物的方法,合成了一系列带有大环配体的铂配合物,可以在构象变化中翻转核心铂原子,让人想起荷兰双跳绳。研究人员克服了重大的合成挑战,实现了前所未有的分子运动,通常以核心旋转为中心,导致三轴滑冰跳跃。

除了用各种物理方法描述新分子外,研究人员还使用分子模拟实验室(LMS)通过德克萨斯州A提供的计算方法和&为了进一步了解这些分子可能经历的运动,M高性能研究计算进行了超级计算和数据分析技术。

Joshi补充道:“我们以前也报道过类似的化合物,但只有一个大环。”我们有三个环,所以我们可以经历一个前所未有的“三重跳绳”机制。

分子机器作为2016年诺贝尔化学奖的主题,是一种可控运动的小结构,能量加入方程式时可以完成各种任务——取得重大进展,成为头条新闻。虽然这些设备被广泛使用,但它们可以用作分子开关和电机分子,然后用于制造纳米电子设备和纳米机电系统(NEMS)在化学、材料科学与工程、工业与医学等领域,以及药物输送系统有许多潜在的应用。

Gladysz说:“科学家们一直在研究分子合成的结构,这可以控制分子的运动,这是一个越来越活跃的研究领域,诺贝尔奖证明了这一点。“应该有可能使用这些分子来设计和开发能够在原子水平上操纵材料的功能分子机,这将是革命性的。“我们离实现这个目标还有很长的路要走,但现在,我们离目标又近了一步。

Ehnbom指出,重要的下一步是研究如何控制这些化合物的运动,它们目前是随机的,不像现实生活中的发动机和电机。该团队计划使用最先进的计算模型来模拟旋转,从而更好地理解控制旋转的因素,从后续转子到实验,从而进一步改进其设计。毕竟,未来和可行的应用程序取决于它。

如果研究人员成功地合成了功能分子机,那么从分子水平传输、体内药物传输、微结构操作、化学合成到数据处理和存储的可能性是无限的。

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