Liverpool-forskere konstruerer molekylære knuder

Forskere ved University of Liverpool har konstrueret molekylære 'knuder' med dimensioner på omkring to nanometer - omkring 30, 000 gange mindre end diameteren af ​​et menneskehår.

De fleste molekyler holdes sammen af ​​kemiske bindinger mellem atomer – 'nano-knuder' er i stedet mekanisk bundet af gennemtrængende løkker. Liverpool-forskere har formået at skabe nanoskala-knuder i laboratoriet ved at blande to simple udgangsmaterialer sammen - den ene en stiv aromatisk forbindelse og den anden en mere fleksibel aminlinker.

Dette er et usædvanligt eksempel på 'selvsamling', en proces, som understøtter biologien og tillader komplekse strukturer at samles fra mere simple byggesten. Hver knude er 'bundet' tre gange:det vil sige, mindst tre kemiske bindinger skal brydes for at løse knuden. En enkelt knude er en kompleks samling af 20 mindre molekyler.

Professor Andrew Cooper, direktør for universitetets center for materialeopdagelse, sagde:"Jeg var forbløffet, da vi opdagede disse molekyler; vi satte os faktisk for at lave noget enklere. En kompleks struktur opstår ud af ganske basale byggesten.

"Det er som at ryste Scrabble-fliser i en pose og trække en fuldt udformet sætning ud. Det er de overraskelser, der gør videnskabelig forskning så fascinerende."

Det eksperimentelle arbejde blev ledet af Dr. Tom Hasell, en postdoc forsker, der erkendte, at dataene i et eksperiment til at skabe organiske nanocages var unormale. I særdeleshed, molekylernes masse var dobbelt så høj som forventet, et resultat af den komplekse mekaniske sammenlåsning af to molekylære underenheder. Holdet fokuserer nu på den praktiske anvendelse af disse molekyler og lignende strukturer - f.eks. at bygge molekylære 'maskiner', som kan fange skadelige gasser og forurenende stoffer som kuldioxid.

Forskningen, som blev offentliggjort i tidsskriftet Naturkemi , indgår i et bredere femårigt program med fokus på syntese af nye materialer til applikationer som energilagring og omdannelse.