Den reversibla växlingen av makrocykliska molekyler mellan en flytande och en fast fas vid exponering för ånga har rapporterats i Journal of the American Chemical Society av forskare vid Kanazawa University.

Övergången mellan en fast och en flytande fas, en nyckelprocess i det dagliga livet och materialvetenskap, drivs vanligtvis av en förändring i temperatur eller tryck. Dock, en reversibel tillståndsförändring orsakad av andra stimuli är också möjlig:till exempel ljus har använts för att inducera övergångar mellan fast och vätska.

Tomoki Ogoshi från Kanazawa University i Japan och kollegor studerade pelar[n]arenmolekyler – pelarformade molekyler som först rapporterades av deras forskargrupp – till vilka funktionella grupper kan läggas till för att modifiera deras fysikaliska egenskaper. Presentation av 12 n-hexyl (C ₆ H ₁₃ ) kedjor in i molekylerna omvandlar systemet till en rumstemperatur strukturell vätska, det är, ett system med en viss grad av ordning på nanoskala men utan periodisk struktur (Figur 1). Vätskan stelnar när den utsätts för en gästånga, vars molekyler ersätter n-hexylsubstituenterna i hålrummen i de pelarformade molekylerna. På samma gång, substituenterna belägna utanför kaviteterna kristalliserar. Resultatet är att, på en tidsskala av några sekunder, systemet stelnar och den transparenta vätskan ändras till en grumlig fast substans.

När den tävlande gästångan använde författarna cyklohexan, eftersom det passar in i hålrummen i de pelarformade molekylerna och är lätt att ta bort genom att värma provet under reducerat tryck, en process som resulterar i att molekylsystemet går tillbaka till flytande tillstånd. Adsorptions- och desorptionsprocesserna kännetecknas av kärnmagnetiska resonansmätningar, medan systemets struktur studeras genom röntgendiffraktion.

Författarna undersökte också upptag av andra organiska ångor av strukturvätskan, observera att exponering för molekyler som kan absorberas i porerna i de pelarformade molekylerna alltid resulterade i en övergång till en fast fas, medan fasövergången inte observerades för exponering för gaser som hade ett lågt upptag av strukturvätskan.

Detta system kan användas som en detektor för alkanångor, en ovanlig apparat. "På grund av ångselektiviteten, vi antar att den ånginducerade tillståndsförändringen kan tillämpas för nya ångdetektionssystem, "kommentera författarna." En annan tillämpning är vidhäftningsmaterial som använder gästånginducerad tillståndsförändring. "

Bakgrund

Värd-gästkemi:supramolekylär kemi är en gren av kemin som studerar kemiska system som består av flera molekyler, beskriver deras interaktion, som är avgörande för många biologiska processer. Värd-gäst-interaktioner är ett exempel:detta är den typ av interaktion på jobbet när en värdmolekyl bildar en kemisk förening med en gästmolekyl eller jon utan inblandning av kovalenta bindningar. Denna typ av interaktion kan utnyttjas, till exempel, i läkemedelstillförselsystem där närvaron av värden ökar lösligheten och tillgängligheten av läkemedlet (gästen).

Pillararener:makrocykelmolekyler som har fått sitt namn från sin pelarform. Hålrummen i dessa molekyler kan vara värd för elektronfattiga molekyler. Några av dessa molekyler har potential för biomedicinska tillämpningar, men också för gasabsorption, joniska vätskor och organiska ljusemitterande material.