Два пути разошлись в химическом синтезе, и одна молекула забрала их обоих. Химики из Университета Токио изучили молекулярные строительные блоки могут либо образовывать сферическую клетку или лист ультратонкий, которые показывает некоторые из основных свойств «умных» материалов, которые могут реагировать на его окружение.
«Эта молекула интересен тем, что строит различные структуры в зависимости от условий, когда он достигает точки бифуркации своего синтеза», — сказал профессор Сюити Хираоку из департамента фундаментальной науки. Научные интересы хираоко о том, как молекулы поставить себя вместе, в том числе и ДНК в живых клетках или мицеллы, встречается как в природе, так и в косметической промышленности.
Точка бифуркации-это «развилка» химического синтеза пути, где же молекул прекурсора можно подключить двумя разными способами, чтобы в конечном итоге образуют различные окончательной структуры. В настоящее время реакции прекурсоров идти различными путями в зависимости от наличия или отсутствия третьей молекулы.
Молекулы прекурсора палладия являются атомы металла и органической молекулой — 1,4-бис(3-pyridyloxy)бензол — изготовлен из трех колец, которые может легко качаться между S-образный и C-образный ориентации.
Третья молекула, чье присутствие или отсутствие влияет на то, какой путь прекурсоров представляет собой отрицательно заряженный анион молекулы (либо нитратов или трифлатов).
В присутствии анионов, органические молекулы принимает С-образную форму и по одному за раз, четыре из них с связывают вместе в два уплотнительных кольца, замок анион в сферической клетке. Двух атомов палладия защелки вместе с четырьмя в верхней и нижней части клетки.
Если анион отсутствует, органические колебания молекулы в S-образную форму и соединяет с другими S-образный молекул через атомы палладия в качестве ссылки. В конце концов, они образуют плоские листы толщиной около 4 нм и до 5 мкм в диаметре.
Однако, когда исследователи добавить анион в заполненный лист, молекулы медленно перестраиваются в пласт клетки.
«Лист демонстрирует некоторые весьма примитивные черты так называемого «умного» материала, который может чувствовать и реагировать на его окружение. Этот переход от микронных размеров листов к наноразмерным клетки-это очень серьезные структурные изменения», — сказал Хираоку.
Исследовательская группа надеется, что их работа понимать важнейшие химические свойства этих молекул приведет к возможности конструировать молекулы, которые могут самостоятельно собрать и самостоятельно реорганизовать в зависимости от условий окружающей среды.
Пути зависят от термодинамики и кинетики
Лист и клетка образований являются более химически стабилен по-разному. Формирование клетка является более термодинамически стабильной, означает, что он потребует энергии выйти из этого образования. Лист кинетически более устойчивы, чем клетки, т. е. молекулы не спешат менять позицию. Исследователи рады разработали искусственную систему, содержащую сложности этих разных стабилности.
«Сложные природные самосборки реакции в живых системах часто имеют кинетического контроля», — объясняет Хираоку.
Белки в живых организмах обычно кинетически в ловушку, чтобы остаться в их здоровой формации, хотя было бы более термодинамически устойчивые к агрегации в бесполезные ошметки.
В искусственной системе, что исследовательская группа Хираоко изучал, когда молекулы прекурсора форма клетки, молекулы остаться в окончательную позицию, потому что это низкой энергии договоренности термодинамики.
«Реакция на ранней стадии формирования клетки является очень быстро, что говорит нам о том, что анион выступает в качестве кинетической шаблон для прекурсоров в виде клетки,» сказал Хираоку.
Однако реакцией на форму листа протекает более медленно и исследователи говорят, что молекулы становятся кинетически ловушке в формировании листа без присутствия аниона, чтобы обеспечить шаблон, который тянет их в пласт клетки.
Исследователи планируют продолжить изучение того, как самосборка путь контролируется и способы управления действием кинетической эффект и термодинамическая устойчивость.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!