Forskere laver gigantiske molekylære bure til energiomdannelse og medicinafgivelse

Forskere fra Trinity College Dublin og AMBER, det Science Foundation Ireland-finansierede materialevidenskabelige forskningscenter, der er vært i Trinity College Dublin, har skabt 'molekylære bure', der kan maksimere effektiviteten af ​​at omdanne molekyler i kemiske reaktioner, og som i fremtiden også kan bruges som sensorer og lægemiddelleveringsmidler. Burene kan pakkes med forskellige molekyler, hvoraf mange har en specifik opgave eller funktionalitet. Utroligt, en teskefuld pulver, der indeholder disse bure, giver et større indre overfladeareal for at øge reaktivitet og lagerkapacitet, end en hel fodboldbane (4000 m. ² /g).

Dette enorme indre overfladeareal i forhold til vægten af ​​strukturen i kombination med opløseligheden giver et stort løfte om energiomdannelse, mens strukturplanen (hul, med sub-bure) tillader forskellige molekyler at være diskret indeholdt indeni. Denne sidste egenskab er nøglen til at øge de potentielle anvendelser for disse 'metal-organiske-organiske polyedre' (MOP), fordi det betyder, at materialer kan pakkes, så de kun reagerer, når særlige forhold opstår.

Et sådant eksempel er i bio-sensing og lægemiddellevering, med et biologisk signal, der kræves for at sætte gang i en kemisk reaktion. For eksempel, et lægemiddel kunne indkapsles i en af ​​disse MOP i vidende om, at det kun ville blive frigivet på det specifikke målsted, hvor et specifikt biologisk molekyle ville udløse dets frigivelse.

Forskerne bag gennembruddet, som netop er publiceret i førende internationalt tidsskrift Naturkommunikation , håber også at udvikle lysaktive porøse, metal-organiske materialer til brug i grøn energi. Drømmen ville være at skabe et molekyle, der simpelthen kunne bruge lys til at omdanne energi - i det væsentlige kopiere den måde, planter producerer energi på via fotosyntese.

Professor i kemi ved Trinity College Dublin, og efterforsker i AMBER, Wolfgang Schmitt, ledet forskningen. Han sagde:"Vi har i det væsentlige skabt en molekylær 'kolbe' eller bedre 'svamp', der kan rumme forskellige molekyler, indtil et bestemt sæt betingelser giver dem liv."

"Molekylære strukturer af hule bur-type har tiltrukket en masse videnskabelig opmærksomhed på grund af disse funktioner, men efterhånden som antallet af potentielle applikationer er vokset, og målsystemerne og -miljøerne bliver mere komplekse, fremskridt er blevet hæmmet af manglen på strukturer med tilstrækkeligt store indre hulrum og overfladearealer."

"Den MOP, vi lige har skabt, er blandt de største, der nogensinde er lavet, bestående af et antal interne underbure, giver adskillige forskellige bindingssteder. Rum i nanostørrelse kan potentielt ændre reaktiviteten og egenskaberne af molekyler, der er indkapslet i de afgrænsede indre rum og, som sådan, disse bure kan bruges til at fremme forskellige kemiske reaktioner. Dermed, disse molekyler har potentialet til at efterligne biologiske enzymer."

Tidsskriftsartiklen beskriver strukturen af ​​det nye burmolekyle, som er sammensat af 36 kobberatomer og består af 96 individuelle komponenter.