Abrindo espaço para os cotovelos: rotores moleculares gigantes operam em cristal sólido

29 de setembro de 2023 (Notícias do Nanowerk) Os materiais sólidos são geralmente conhecidos por serem rígidos e imóveis, mas os cientistas estão virando essa ideia de cabeça para baixo, explorando maneiras de incorporar partes móveis em sólidos. Isto pode permitir o desenvolvimento de novos materiais exóticos, como cristais anfidinâmicos – cristais que contêm componentes rígidos e móveis – cujas propriedades podem ser alteradas controlando a rotação molecular dentro do material. Um grande desafio para alcançar o movimento nos cristais - e nos sólidos em geral - é a natureza compacta da sua estrutura. Isso restringe o movimento dinâmico a moléculas de tamanho limitado. No entanto, uma equipe liderada pelo Professor Associado Mingoo Jin, do Instituto de Design e Descoberta de Reações Químicas (WPI-ICReDD), da Universidade de Hokkaido, estabeleceu um recorde de tamanho para esse movimento dinâmico, demonstrando o maior rotor molecular mostrado operacional no sólido. estado. Eles relataram suas descobertas em Angewandte Chemie International Edition (“Rotores Moleculares Cristalinos Gigantes que Operam no Estado Sólido”). Representação artística de uma molécula de rotor gigante girando no estado sólido. (Imagem: Rempei Ando, ​​et al.) Um rotor molecular consiste em uma molécula rotativa central que é conectada por moléculas de eixo a moléculas de estator estacionárias, semelhante à forma como uma roda e um eixo são conectados à estrutura de um carro. Tais sistemas foram relatados anteriormente, mas o material cristalino neste estudo apresenta um rotor operacional composto pela molécula pentiptycene, que é quase 40% maior em diâmetro do que os rotores anteriores no estado sólido, marcando um avanço significativo. Para permitir a rotação de uma molécula tão grande, foi necessário criar espaço livre suficiente dentro do sólido. A equipe sintetizou complexos metálicos côncavos em forma de guarda-chuva que poderiam proteger a molécula do rotor de interações indesejadas com outras moléculas no cristal. Eles foram capazes de criar espaço suficiente para acomodar o rotor gigante, anexando uma molécula especialmente grande e volumosa ao átomo metálico do estator. (Esquerda) Representação do rotor molecular gigante ligado a complexos metálicos em forma de guarda-chuva. (Direita) Vista lateral e superior do rotor molecular, mostrando sua estrutura, tamanho e sentido de rotação. (Imagem: Rempei Ando, ​​et al.) “Tirei a ideia de um ovo, que ocupa um grande espaço e protege seu interior com uma capa dura circular”, disse Jin. “Para trazer esse recurso para uma molécula, imaginei encapsular o espaço do rotador usando estatores volumosos de formato côncavo.” Uma comparação dos espectros de ressonância magnética nuclear experimental e simulada do cristal sugeriu que o rotor molecular gigante gira em intervalos de 90 graus a uma frequência na faixa de 100–400 kHz. Este trabalho expande o que é possível para o movimento molecular no estado sólido. Ele fornece um modelo para explorar novos caminhos no desenvolvimento de cristais anfidinâmicos e pode levar ao desenvolvimento de novos materiais funcionais com propriedades únicas. “Os rotadores de pentipticeno utilizados neste trabalho possuem vários locais de bolso”, comentou Jin. “Esta característica estrutural permite a inclusão de muitos tipos de compostos convidados, incluindo luminóforos, o que poderia permitir o desenvolvimento de materiais de estado sólido ópticos ou luminescentes altamente funcionais e sofisticados.”

• Conteúdo com tecnologia de SEO e distribuição de relações públicas. Seja amplificado hoje.
• PlatoData.Network Gerativa Vertical Ai. Capacite-se. Acesse aqui.
• PlatoAiStream. Inteligência Web3. Conhecimento Amplificado. Acesse aqui.
• PlatãoESG. Carbono Tecnologia Limpa, Energia, Ambiente, Solar, Gestão de resíduos. Acesse aqui.
• PlatoHealth. Inteligência em Biotecnologia e Ensaios Clínicos. Acesse aqui.
• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63738.php