Een nieuwe klasse van in elkaar grijpende supramoleculaire systemen: MOFaxanes

Een team van chemici en materiaalwetenschappers aan de Universiteit van Tokio heeft een nieuwe klasse van in elkaar grijpende supramoleculaire systemen ontwikkeld door metaal-organische raamwerken te combineren met rotaxanen. In hun studie, gerapporteerd in het tijdschrift Natuurcommunicatiecombineerde de groep de twee structuren en vond mogelijke toepassingen voor de resultaten.

Metaal-organische raamwerken (MOF’s) zijn verbindingen die zijn gemaakt met behulp van metaalionen op een zodanige manier dat ze een-, twee- of driedimensionale structuren creëren. De resulterende liganden staan ​​in de chemiewereld bekend als linkers of struts. Ze worden meestal gebruikt om producten te maken, zoals detectieapparatuur, machines die energie opslaan of machines die vloeistoffen scheiden en zuiveren. Ze zijn ook gebruikt voor biologische beeldvorming en medicijnafgifte.

Rotaxanen zijn moleculaire structuren die met elkaar verbonden zijn in haltervormen. Ze worden gemaakt door cyclische moleculen in andere moleculen te rijgen en vervolgens eindkappen aan te brengen. Ze worden meestal gebruikt als moleculaire schakelaars in elektronische apparaten, en soms als shuttles. In deze nieuwe poging ontwikkelde het onderzoeksteam een ​​manier om de twee soorten verbindingen met elkaar te verbinden om nieuwe soorten in elkaar grijpende structuren te creëren.

De onderzoekers merkten op dat MOF’s poriën van nanometergrootte hebben, die worden gebruikt om interacties met andere moleculaire structuren te coördineren, een eigenschap die ze bruikbaar heeft gemaakt in een breed scala aan toepassingen. Ze merkten ook op dat rotaxanen moleculaire machines zijn. Door naar de twee structuren te kijken, kwamen ze op het idee om ze met elkaar te verbinden.

Ze ontdekten dat dit relatief eenvoudig was. Ze hebben eenvoudig rotaxaan-polymeerketens door de poriën geregen in een MOF gemaakt van koper. Dit leidde tot de creatie van wat zij MOFaxanes noemen. Ze merkten op dat ze door het gebruik van extra lange polymeren in staat waren om de soorten relaties die typisch zijn voor MOF’s en hun “gasten” om te keren, waardoor er grotere verschillen in grootte tussen de twee mogelijk waren dan normaal. Ze merken ook op dat, omdat MOF’s zo afstembaar zijn, het bereik van te creëren MOFaxane-structuren, soorten en maten vrijwel onbeperkt zou moeten zijn.