作者阿曼达·莫里斯，西北大学 西北大学的研究人员开发了最精确的方法来制造聚轮烷，一种用于滑环凝胶、电池电极材料和药物输送平台的机械锁定聚合物
众所周知，聚轮烷是一种项链状分子，由聚合物链上的环组成，很难构建
诺贝尔奖得主化学家弗雷泽·斯托达特爵士的实验室提出了一种新方法，使用两个人工分子泵在聚合物链的两端安装环
微型泵使研究人员能够精确控制有多少环传递到聚合物上
斯托达特说:“这些聚轮烷以前从未如此精确地制造过。”
“没有精确定义聚合物结构的能力，就无法微调材料的整体性能
" 这篇论文将于6月12日星期五发表在《科学》杂志上
斯托达特是西北大学温伯格艺术与科学学院的董事会教授
邱云燕，斯托达特实验室的博士后研究员，是这篇论文的第一作者
研究人员对聚轮烷进行了多年的研究，对它们的弹性机械性能和含有它们的材料的自愈潜力着迷
但是，直到现在，还不可能用精确数量的环来制造这些有希望的聚合物
弗雷泽·斯托达特爵士的实验室开发出了制造聚轮烷的最精确的方法，使用一种人造分子泵将环安装在聚合物串上
学分:西北大学 “传统上，研究人员将环和聚合物混合在一起，它们通过非共价相互作用形成包合物，”邱说
“但是你不可能知道有多少环是有螺纹的，直到后来你用核磁共振显微镜对它进行了分析
人们可以在某种程度上大致控制戒指的比例，但这仍然是一个估计
" 为了克服这一挑战，西北大学的研究人员使用了一种人工分子泵，这是斯托达特实验室在2015年开发的
这是同类泵中的第一个，它从氧化还原反应中获取能量，将分子从低能态驱动到高能态
为了制造聚轮烷，该泵采用化学或电化学的重复氧化还原反应，其中分子获得或失去电子
最初，位于聚合物链两端的泵和环都带正电，因此相互排斥
注入电子后，泵和环中的单位从阳离子态变为自由基阳离子态
突然，环被吸引到泵头上，并穿到聚合物管柱的两端
随后的氧化移除了电子，恢复了正电荷
这些环试图逃脱，但由于聚合物链两端的正电荷单元而无法逃脱
温和的加热使环越过减速带到达聚合物链上
泵重复这一过程，将环成对收集到聚合物管柱上
“我们最多可以招募10个环，”邱说
“但我们相信我们只受所选聚合物链长度的限制
如果我们把聚合物的长度增加一倍，我们就可以把环的数量增加一倍
" 该团队还认为，通过这种方法，他们可以使用许多不同类型的聚合物来制造具有不同寻常性质的非传统聚轮烷
“我对这项研究非常兴奋，”斯托达特说
“我把它和过去50年中我接触过的一些最好的论文放在一起
"
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