江华、王颖老师Nat. Commun：具有复杂、可靠功能的分子机器

wangshi

由于在先进材料、新传感器和智能药物等方面的广阔应用前景，具有复杂、可靠功能的分子机器是科学界所追求的一个热点目标。旋转类分子装置是一类重要的分子机器结构组件，其旋转（包括转动模式和转动速度）的可控性是涉及未来分子机器实用能力的关键之一。然而，受制于分子热运动的无序性和复杂性，要在分子层面上实现对旋转的精确控制是一个巨大的挑战；其中在转动速度的控制方面，如何实现在宽频率范围内分子转速的阶梯式分级调控（多极变速）则是一个长期的科学难点问题。在过去的很多年里，虽然该问题受到分子机器研究者的广泛关注，但提出解决该问题的方案很少。近几年，几位研究者尝试从改变转动位阻的方向着手，但取得的效果非常有限。

最近，江华和王颖老师针对该问题提出通过不同类型的非共价键作用力在不同程度上对分子转子的内转动过渡态进行稳定，进而实现其多级变速目的的新策略。基于该策略，他们设计了一种简单的基于琥珀酰亚胺和苯酚基团的分子转子，并通过碱和不同金属离子刺激，首次实现了在10–2 ~ 105 Hz范围内将分子转子的速度调节成四档。实验机理研究结果证实其多级变速调控的实现完全依赖于不同刺激下其内转动过渡态的稳定性的不同。此外，利用辅助的酸及氟离子刺激，该体系的不同速度档间能可逆变换。该工作提出的新方法有助于突破长期困扰分子机器研究者的实用型多极变速分子转子设计这一基本难题，对于推动未来分子机器的发展和实用化具有较大意义。

相关研究工作得到了国家自然科学基金和973项目基金的大力支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-04323-4

Behind-the-paper Post: https://chemistrycommunity.nature.com/channels/1465-behind-the-paper/posts/33215-fine-tuning-the-rotational-speed-of-molecular-rotors

CBG资讯报道：http://www.chembeango.com/news/art?id=21307