Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego we współpracy z badaczami z Uniwersytetu Wrocławskiego i Polskiej Akademii Nauk opublikowali wyniki badań będących krokiem w stronę projektowania nowych maszyn molekularnych. Wyniki ich prac pojawiły się na łamach „Angewandte Chemie – International Edition”.

Kontrolowana synteza tzw. maszyn molekularnych, czyli małych układów chemicznych zdolnych do wykonywania quasi-mechanicznego ruchu naśladującego ruch maszyn działających na poziomie makroskopowym to jeden z ważniejszych celów chemii supramolekularnej. W 2016 roku badania nad maszynami molekularnymi zostały uhonorowane Nagrodą Nobla, a jej laureaci – prof. Jean-Pierre Sauvage, prof. Fraser Stoddart i prof. Bernard L. Feringa – to jedni z najczęściej cytowanych naukowców na świecie.

Spośród klas związków chemicznych, które z najczęściej wykorzystuje się podczas konstrukcji maszyn molekularnych są rotaksany, składające się z długiej cząsteczki liniowej (osi rotaksanu) i „nawleczonej” na nią cząsteczki cyklicznej (pierścienia). Standardowe rotaksany to dość dynamiczne układy, w których pierścień może się przesuwać wzdłuż ich osi  oraz obracać wokół niej.

Współpraca naukowa

W grupie prof. Bartosza Szyszko z Uniwersytetu Wrocławskiego otrzymano nową klasę rotaksanów opartych na kaliksfirynach, będące hybrydami porfiryn i kalikspiroli. Wprowadzenie kaliksfiryny do osi rotaksanu spowodowało powstanie nowego rodzaj ruchu molekularnego, tzw, trzepotania („fluttering”), który nie został dotąd opisany w literaturze naukowej.

We współpracy z prof. Bartoszem Trzaskowskim i Tymoteuszem Basakiem z Uniwersytetu Warszawskiego oraz dr. Vasylem Kinzhybalo z Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN wykazano – zarówno obliczeniowo, jak i eksperymentalnie – że proste modyfikacje tego układu dają kontrolę nad jej dynamiką i pozwalają w sposób kontrolowany włączać i wyłączać poszczególne typy ruchu wewnątrz rotaksanu.

Badania te są kolejnym krokiem w stronę projektowania nowych maszyn molekularnych o przewidywalnym i kontrolowanym zachowaniu dynamicznym i nowych, ekscytujących zastosowaniach.