Исследователи из Кореи получили нанотрубки с динамическим поведением, способные закрываться и открываться, реагируя на изменение температуры. До настоящего времени все синтетически полученные наночастицы представляли собой структурно жесткие системы и не изменялись в зависимости от условий окружающей среды, что ограничивает их применение в молекулярных машинах. Тем не менее, вновь созданная система может изменить это обстоятельство. Самоорганизующиеся нанотрубки природного происхождения измвестны уже многие десятилетия. Классическим примером таких нанотрубок является вирус табачной мозаики, в котором белки оболочки вируса образуют полую трубку, располагаясь вокруг РНК этого вируса. Взяв идею у вируса, исследователи решили попытаться получить синтетические самоорганизующиеся трубки, свойства которых как соответствуют свойствам белковой капсиды вируса, так и новые – с новыми свойствами и практически полезными характеристиками. Самая свежая попытка получить синтетические самоорганизующиеся нанотрубки, используя молекулы с длинной цепочкой из ароматических фрагментов, похожей по строению на бумеранг. Эта цепь обернута вокруг центрального пиридинового фрагмента, который также связан с разветвленной цепью из простоэфирных фрагментов. Ароматические группы образуют супрамолекулярную систему за счет гидрофобных и π-π-взаимодействий. Шесть таких молекул может образовать шестиугольник с перекрывающимися ароматическими фрагментами. При этом гидрофильная олигоэфирная цепь может образовывать внешнюю поверхность шестиугольника. При высокой концентрации шестиугольники образуют стопку, формируя полую трубку, состоящую в среднем из пятисот слоев. Когда температура увеличивается, поднимаясь от комнатной до 60°C, межмолекулярные взаимодействия между молекулами воды, пиридином и эфирными группами разрушаются, что приводит к более эффективному перекрыванию бензольных колец и сжатию центральной полости трубки примерно на 50%. Исследователям удалось продемонстрировать это явление, заполнив полости трубки фуллеренами C60. Было обнаружено, что на каждые пять слоев шестиугольников при комнатной температуре в трубке можно разместить 24 молекулы фуллерена, а при нагреве из трубки выдавливается половина всех фуллеренов, а при понижении температуры до комнатной трубка снова расширялась, и для передвижения молекул C60 появлялось больше места. Мионгсу Ли из Университета Сеула, возглавлявший исследование, предполагает, что сжимающиеся нанотрубки могут применяться для выстраивания в линию других нанообъектов. Например, такие наночатсицы как фуллерены могут потенциально использоваться в качестве молекулярных переносчиков или проводников электричества. Однако, такое применение наночастиц возможно только при условии их близкой упаковки в линию, чего и можно достичь с помощью сжимающихся нанотрубок, причем плотность упаковки может контролироваться с помощью температуры. |
По материалам RSC Сhemistry World |