基础科学研究所
锌铅合金转子的设计、合成和功能
学分:基础科学研究所 被限制在笼子或外壳内的机器通过将输入能量转换成编程功能而表现出有趣的特性
一个这样的系统是机械陀螺仪，一个迷人的玩具，它不停的旋转让每个人都很开心
陀螺仪在飞机和卫星的内部导航系统、虚拟现实耳机和无线计算机定位设备中也有实际应用
使这些陀螺仪如此有益的不仅是转子部分，还有将转子对准特定方向的框架，这恢复了转子的动量并保护其免受障碍物的影响
此外，像台式风扇或电动泵这样的日常机器也将转子封装在笼状框架内，以将其与外部环境隔离
在分子水平上，存在于每一个生物体内的生物机器也在细胞的限制下运行，并表现出精确和程序化的运动和动作
这些机器由外部刺激远程控制
在人工分子系统中合成如此复杂的设计和功能非常具有挑战性
现在，由韩国浦项基础科学研究所自组装和复杂性中心的金·金穆恩主任领导的团队成功地在空心立方体形状的锌(ⅱ)-金属化卟啉笼(Zn-PB)分子内构建了一个远程可控的超分子转子
一般来说，由于笼窗的尺寸有限，在分子笼内直接安装转子可能非常具有挑战性
因此，研究人员遵循自下而上的策略来准备这些包含转子的笼
为了规避这些挑战，金和他的同事们设计了一种新的策略，首先将一根线性轴插入锌铅合金中，然后用侧臂进行改造，以制造转子
在化学刺激物和光响应分子存在的情况下，转子的遥控旋转和翻滚运动
学分:基础科学研究所 当转子单独不运动时，添加化学刺激物会启动旋转运动(转子臂绕轴旋转)和翻滚运动(轴旋转)，旋转速度分别为4000赫兹和1 Hz
“我们假设，通过使用无催化剂和简单的逆电子需求的第尔斯-阿尔德(IEDDA)反应，我们可以很容易地在轴上添加不同的功能，而不会损坏保持架
此外，通过为制动器选择合适的臂，可以设计一个受控的转子，该转子可以通过外部刺激启动或停止，”这项研究的第一作者阿维纳什·达米亚解释说
此前，同一个团队通过桥联配体连接锌-PBs和盒腔外的富勒烯构建了三维超结构
这些结果激励他们进一步探索锌铅的内腔
锌-铅有6个锌配位位置，可以捕获结构内的多齿分子
因此，双齿线性轴被固定在笼内，然后进行装配后修改以构造可控转子
作者还设计了一种吡啶基光响应分子，当分别暴露在紫外光和可见光下时，它可以与锌-铅连接和断开
这允许对转子的双重机械运动进行可逆控制
以这种方式控制转子就像一场拔河游戏——吡啶衍生物将锌中心从空腔外部拉出，并破坏内部转子连接，从而以随机方式启动类似旋转和翻滚的90°跳跃运动
将分子机器限制在分子笼中并远程控制其功能的当前概念将有利于理解天然分子机器的操作以及智能和可调分子设备的发展
这项研究发表在《化学》杂志上
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