Forscher entdecken, dass schwache chemische Wechselwirkungen zusammenhalten Feld der unendlichen Möglichkeiten

Forscher haben die schwachen Molekularkräfte identifiziert, die einen winzigen, selbstorganisierenden Quader mit leistungsstarken Möglichkeiten zusammenhalten. Die Studie zeigt eine praktische Anwendung einer Kraft gemeinsamen in biologischen Systemen und fördert das Streben des künstlichen chemischen Lebens.

„Ich möchte Selbstmontage verstehen Systeme, die lebensnotwendig sind. Künstliche selbstorganisierende Würfel hilft uns zu verstehen, wie biologische Systeme funktionieren“, sagte Professor Shuichi Hiraoka, Leiter des Labors an der University of Tokyo Graduate School of Arts and Sciences, wo die Boxen wurden entworfen, gebaut, und analysiert.

Die Bildung von DNA und Proteinen sind biologische Beispiele für Selbstmontage, aber die Kräfte oder Prozesse wie diese natürlichen Moleküle zusammen bleiben auch nicht definiert. Untersuchungen von Hiraoka Team zur chemischen Verständnis wie natürliche Moleküle selbst zusammensetzen könnte beitragen und Techniken zu offenbaren, weil imitiert die zukünftig verarbeitet.

Hiraoka und sein Team identifiziert die Kräfte, die die Seiten ihrer winzigen Boxen als Van-Der-Waals-Kräfte, vor allem Zerstreuung Kräfte zusammenzuhalten. Diese Kräfte sind schwach Sehenswürdigkeiten zwischen Molekülen erstellt, wenn Elektronen vorübergehend auf der einen Seite des Atoms zu gruppieren. Geckos können Wände teilweise aufgrund von Van-Der-Waals-Kräfte gehen.

Jede Seite des Würfels wird gebildet aus einem Molekül, das 2 Nanometer im Durchmesser und geformt wie ein sechszackiger Schneeflocke. Jede Seite ist über vier Tausendstel der Größe einer menschlichen Blutzelle. Die schwachen Kräfte halten die Seiten des Würfels zusammen machen die Box leicht flexibel, es wird an Gastmoleküle anhand ihrer Größe, Form und atomare kostenlos am besten angepasst. Die Box kann wölben, um große oder lange Inhalt zu halten und um Extraraum zu beseitigen, wenn Gastmoleküle mit negativer Ladung (en)-Hosting-Vertrag.

„Wir haben die Daten noch nicht, aber die logische Schlussfolgerung ist, dass lange kettenförmigen Gastmoleküle irgendwie Falten, um im Inneren der Box erhalten“, sagte Hiraoka.

Forscher bauen die kleine Box aus Molekülen des Hexaphenylbenzene. Die einzelnen Moleküle existieren als trockenes, weißes Pulver. Wenn Sie mit Wasser gemischt, selbst-zusammenbauen die Moleküle spontan in Würfel schneiden.

„In Lösung, die sechs Moleküle zusammen kommen so schnell, dass wir nicht beobachten können, wie sie Würfel bilden. Der genaue Ablauf des Selbstmontage bleibt ein Rätsel,“sagte Hiraoka.

Ein Würfel, der im Wasser selbst zusammensetzen kann hat das Potenzial für zukünftige Anwendungen in der Biologie. Hexaphenylbenzene Cube hält auch zusammen auch über die Siedetemperatur des Wassers, bis zu 130 Grad Celsius (266 Grad Fahrenheit) stabil bleibt.

Die sechs Punkte der Schneeflocke-förmigen Hexaphenylbenzene Moleküle zusammen sperren, wenn sie in einen Würfel zusammenzubauen. Forscher beschreiben das Design dieser molekularen Box genannt ähnlich das japanischen Holz Verbindungstechnik Hozo, wo werden die Holzteile ohne Kleber oder Scharniere zusammengehalten, nur komplizierte Verzahnung Designs verwenden.

Die Studie ist in Nature Communicationsveröffentlicht.

Weitere Informationen:
Yi-Yang Zhan Et Al, induzierte-Fit Expansion und Kontraktion von einem selbst-zusammengebauten Nanocube fein reagiert neutral und anionischen Gästen Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-06874-y

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