Yenilikçi Malzemelerin Tasarımı İçin Yeni Olanaklar

Humboldt-Universität zu Berlin (HU) Kimya Enstitüsü'nde Dr. Michael Kathan liderliğindeki bir araştırma grubu, yapay, ışıkla çalışan bir moleküler motor kullanarak iki moleküler zinciri birbirinin etrafına hassas bir şekilde sarmayı başardı ve böylece oldukça karmaşık bir yapı olan katenan (Latince "catena" = zincir) oluşturdu. Katenanlar, kimyasal olarak birbirine bağlı olmadan bir zincirin halkaları gibi iç içe geçmiş iki halka şeklindeki molekülden oluşur. Araştırma sonuçları Science dergisinde yayımlandı.

Nano Motor, Moleküller Dünyasına Yeni Bir Tür Mekanik Kontrol Getiriyor

Michael Kathan, "Geliştirdiğimiz şey, temelde ışıkla çalışan ve tek yönde dönen mini bir makine," diyor. "Bu kontrollü hareketi, iki moleküler zinciri mekanik olarak birbirine sarmak ve bağlamak için kullanıyoruz; bunu kendi başlarına yapıp yapmadıklarına bakmaksızın. Motorumuz artık moleküller dünyasına, daha önce yalnızca makroskobik dünyada bildiğimiz bir tür mekanik kontrol getiriyor."

Yeni Yöntem, Çok Çeşitli Özel Üç Boyutlu Yapılar Oluşturabilir

Sentetik kimyada, molekülleri hedefli bir şekilde iç içe geçirmek, özellikle de bu düzenleme moleküler öz-organizasyon doğal süreciyle çelişiyorsa, daha önce son derece zordu. Doğada moleküller sürekli hareket halindedir ve bu süreçte üç boyutlu yapılar oluşturabilirler. Proteinler veya genetik molekül DNA gibi hücrelerin yapısal bileşenleri bu şekilde bir araya getirilir. Ancak bunlar genellikle sabit ve kalıcı yapılar değildir. Laboratuvarda, moleküler şablonlar genellikle belirli yapıları tanımlamak için kullanılır, ancak bunlar genellikle yalnızca belirli moleküllerle çalışır. Yeni yöntem farklı bir yaklaşım benimsiyor: yapay moleküler makine, çok çeşitli molekülleri hassas bir şekilde tanımlanmış üç boyutlu yapılara zorlayabilir. Işıkla çalıştırılan dönen motor, her adımda mekanik olarak tanımlanmış bir bükülme üretir ve bu bükülme daha sonra kimyasal olarak sabitlenir. Hareket yönlü ve programlanabilirdir. Michael Kathan, "Yöntemimiz, bu kadar hassas mekanik kontrole izin veren ilk şablonsuz yaklaşımdır ve aynı zamanda kolayca genelleştirilebilir," diyor.

Yenilikçi Malzemelerin Tasarımı İçin Yeni Olanaklar

Laboratuvarda yeni yöntemle sentezlenen katenanlar, moleküler zincirler, dokular veya ağlar gibi mekanik olarak iç içe geçmiş yapıların temel yapı taşları olarak kabul edilmektedir. Çalışma, bu tür yapıların prensipte çok farklı moleküllerden üretilebileceğini ilk kez göstererek temel ve genelleştirilebilir bir kavramsal yaklaşım sunmaktadır: karmaşık, mekanik olarak tanımlanmış mimariler, moleküler düzeyde teknik olarak uygulanabilirdir. Bu, kimyasal sentezin kapsamını genişletmekte ve mekanik olarak iç içe geçmiş moleküllerden komple malzemeler tasarlamanın kapısını açmaktadır. Bu malzemeler, moleküler yapıları sayesinde olağanüstü sağlamlık ve yüksek esneklik gibi benzersiz özelliklere sahip olacaktır.

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1186845/chemical-synthesis-new-generalisable-method-for-the-mechanical-formation-of-3d-molecular-structures.html