Наблюдение за молекулами ротаксанов под микроскопом
Японские и американские исследователи наблюдали, как кольцо в молекуле ротаксана перемещается вдоль стержня. Наблюдение непосредственно и убедительно доказывает, что кольца ротаксанов, которые состоят из механически закрепленного макрокольца на гантелевидной нити, могут скользить по нити в ответ на раздражитель. Исследователи также продемонстрировали что поведение ротаксана подвергается воздействию на него молекулярного окружения, что имеет важное значение если данные молекулы будут использоваться в качестве молекулярных машин.
Ротаксаны – неудобные объекты для прямого наблюдения с помощью микроскопии, потому что они находятся в постоянной динамике на поверхности. Однако группе ученых во главе с Фразером Стоддартом из Северо-западного университета Илилнойса и Полу Вайсу из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса удалось закрепить концы гантели ротаксана за поверхность золота с помощью присоединения дисульфидных групп к концам. Исследователи могут, следовательно, определить выступающие части кольца молекулы с помощью сканирующего туннельного микроскопа.
Нить молекулы содержит два основных функциональных участка – с которыми кольцо взаимодействует в зависимости от условий. Один участок – тетратиафульвален (TTF), притягивает кольцо, когда участок находится в нейтральном положении, но отталкивает его, когда положение изменяется.
Группа ученых смогла переключить окислительное состояние TTF электрохимическим способом, и наблюдала переход кольца от одного участка к другому (в данном случае – 1,5-диоксинафталина - DNP) в ответ.
Получение изображения таких единичных молекул – большое достижение, однако более интересным было увидеть сразу несколько молекул, говорит Вайс. При проведении экспериментов ученые обратили внимание на то, что молекулы ведут себя по-разному в зависимости от обстоятельств. К примеру, обнаружена зависимость движения кольца от натяжения нити. Кроме того, соседние молекулы могут сталкиваться друг с другом, а это определяющий фактор при необходимости согласованного действия всех молекул.
