NMR bekræfter molekylære switches bevarer funktion i 2-D-array

Forskere ledet af Jiří Kaleta fra IOCB Prag har syntetiseret regulære 2-D samlinger af isotopisk mærkede molekylære switches og målt egenskaberne af deres isomerisering, afslører, at dannelsen af ​​en sådan samling ikke hæmmer de fotokemiske koblingsegenskaber af de indlejrede molekyler. De isotopiske mærker kom i brug ved måling af omskiftningsegenskaber ved hjælp af en analytisk teknik afhængig af mærkerne. Teamet offentliggjorde resultaterne i Journal of the American Chemical Society .

Selvorganisering af individuelle molekylære maskiner, såsom motorer, rotorer, og kontakter, ind i regulære og veldefinerede to- (2-D) eller tredimensionelle (3-D) arrays er en lovende vej mod en ny generation af smarte materialer. Todimensionelle samlinger synes at være særligt interessante på grund af deres mulige anvendelse inden for områder som optik (OLED'er) og nanoelektronik (hukommelsesenheder, frekvensfiltre, etc.).

I samarbejde med forskere fra Det Naturvidenskabelige Fakultet, Charles University i Prag og University of Colorado, IOCB Prag-teamet opnåede disse samlinger med en metode, der tidligere er testet på andre molekylære maskiner i overensstemmelse med deres igangværende forskning i 2-D-arrays af sådanne supramolekylære systemer. Forskerne monterede de molekylære switch-dele (substituerede azobenzener) på stavlignende molekyler og fordelte dem på de porøse nanokrystaller af en tris( o -phenylendioxy)cyklotriphosphazen (TPP) matrix. De regelmæssigt fordelte lige porer fremtvang den regelmæssige spredning og parallelle orientering af disse strukturer.

Forskerne mærkede kontakterne ¹⁵ N, hvilket tillod dem at bruge solid-state ¹⁵ N NMR-spektroskopi for at påvise cis / trans isomerisering. En række andre analytiske teknikker bekræftede forsamlingernes regelmæssige struktur. Sammenligning af termiske trin i opløsning og supramolekylære overfladeindeslutninger afslørede, at skift af individuelle molekyler ikke kompromitteres af nærheden til naboer.

At binde de molekylære omskiftere til overfladen af ​​et fast materiale giver flere vigtige fordele. I modsætning til bulkkrystaller, molekylernes switch-segmenter har plads nok til at ændre deres konfiguration. Og i modsætning til i en løsning, molekylerne er en del af et fast periodisk system, giver mere kontrol over deres position, som kan føre til potentiel brug af sådanne materialer i applikationer, hvor deres specifikke position spiller en rolle, f.eks. hukommelsesenheder.