在以光为燃料的人工分子组件中,相对单向的翻译

科学领域:

• 超分子化学 超分子化学
• 分子机器分子机器
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 大自然利用运动分子将能量转化为定向运动,这对于生物过程至关重要.
• 控制分子组件的运动和方向性是先进技术应用的关键.
• 模仿自然运动功能的合成系统非常受欢迎.

研究的目的:

• 设计和演示一种能够进行单向转换运动的合成小分子系统.
• 通过使用各种刺激来研究这种运动的控制机制.
• 探索这种分子系统在光驱动下运行的潜力.

主要方法:

• 采用了一种结构不对称的子元件和一个cyclobi{paraquat-p-phenylene}环.
• 操纵了环的氧化还原状态,以改变动力障碍和结合亲和力.
• 采用光谱方法 (1H NMR,UV/vis),循环电压测量和DFT计算用于表征.
• 性能与对称的伪托克桑对照剂进行比较.

主要成果:

• 在化学,电气或光刺激下,证明了分子系统的单向相对转换运动.
• 展示了改变环的氧化还原状态可以控制其与子末端的相互作用.
• 通过可逆的非对应性结合,确认了单向 [2] 伪多托克桑的形成和解离.
• 使用可见光和光敏感剂实现光驱动操作,没有副产品积累.

结论:

• 一个完全合成的分子系统表现出受控的单向运动已经成功开发.
• 该系统的运行依赖于可调节的,可逆的非共价相互作用.
• 可见光可以作为推动分子翻译的可持续能源,使可重复循环成为可能.