Ερευνητική ομάδα από τα Εθνικά Ινστιτούτα Φυσικών Επιστημών της Ιαπωνίας σχεδίασε και συνέθεσε ένα καινοτόμο μοριακό κλουβί με εσωτερική κοιλότητα, το οποίο ονόμασε «π-Armor». Η σχετική μελέτη δημοσιεύτηκε στο Journal of the American Chemical Society και ανοίγει νέους δρόμους στη χμεία ξενιστή-ξένου και στην επιστήμη υλικών.
Η δομή και ο σχεδιασμός του μοριακού κλουβιού
Το σύστημα δημιουργήθηκε με τη σύνδεση δύο κυρτών μορίων εξα-κατα-εξαβενζοκορωνώνης (c-HBC) πρόσωπο με πρόσωπο σε τρία σημεία, χρησιμοποιώντας καμπύλες μονάδες γεφύρωσης διβενζοδιαζοσίνης (DBDA). Με τον τρόπο αυτό σχηματίστηκε μια εσωτερική κοιλότητα όπου τα δύο πάνελ περικλείουν το μόριο-ξένο σαν πανοπλία. Το κλουβί διαθέτει τρία πλευρικά ανοίγματα, επιτρέποντας την είσοδο και έξοδο μικρότερων μορίων με αναστρέψιμο τρόπο.
Αναστρέψιμη και μόνιμη ενθυλάκωση βασισμένη στο σχήμα
Η ισχύς της δέσμευσης εξαρτάται άμεσα από τη γεωμετρική συμβατότητα του σχήματος των μορίων. Τα μικρότερα μόρια μπορούν να εισέρχονται και να απομακρύνονται ελεύθερα, με τη συγγένεια δέσμευσης να ποικίλλει ανάλογα με τη θέση των υποκαταστατών τους. Αντίθετα, μεγαλύτερα μόρια που δε χωράνε από τα ανοίγματα ενσωματώνονται μόνιμα κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης του κλουβιού, σχηματίζοντας σταθερά συμπλέγματα (carceplexes) που δεν απελευθερώνονται ούτε υπό θέρμανση.
Η σημαντικότερη πρόοδος της έρευνας έγκειται στην επίτευξη μόνιμης ενθυλάκωσης επίπεδων π-συζευγμένων μορίων αποκλειστικά βάσει της συμπληρωματικότητας του σχήματος, ανεξάρτητα από τις ηλεκτρονικές ιδιότητες των φιλοξενούμενων μορίων.
Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι τα εγκλωβισμένα μόρια μπορούν να υποστούν χημικές τροποποιήσεις ακόμα και μετά την παγίδευσή τους, προσφέροντας εξαιρετική ευελιξία στον σχεδιασμό νέων υλικών και στην προστασία ασταθών μοριακών ειδών.