Sander Wezenberg, och doktoranderna Thomas van Leeuwen och Kaja Sitkowska, från University of Groningen i Nederländerna, pratade med oss ​​om deras arbete med kiralitet och molekylära motorer, och havsscenen på omslaget till ChemComm att det inspirerade.

Kiralitet är en mycket viktig egenskap inom vetenskap och natur. Det är en form av asymmetri, varvid du kan ha två objekt som är identiska på alla sätt, förutom att de är spegelbilder av varandra. Dina händer är ett exempel på ett kiralt föremål.

När kiralitet tillämpas på molekyler, de två spegelbildsformerna av molekylen kallas isomerer, och kallas ofta den "vänsterhänta" och "högerhänta" isomeren. Det är mycket vanligt att en isomer av en molekyl finns i naturen, medan den andra isomeren endast kan erhållas genom att syntetisera den i ett labb. "Ingen vet var denna preferens för en kiral form i naturen kommer ifrån", säger Thomas. "Det är fortfarande lite av ett mysterium inom kemin."

Detta kan vara ett problem för kemister, eftersom det ibland är den icke-naturligt förekommande molekylen som är den mest användbara i reaktioner, och för tillämpningar såsom läkemedelsmolekyler. Det är därför mycket användbart att kunna omvandla en molekyl från en kiral form till en annan.

Vändande chiralitet

Omkopplingsbara kirala polymerer – det vill säga långa molekyler som du kan växla mellan vänsterhänta och högerhänta kiraliteter – har tillämpningar i, till exempel, avkänningsmaterial.

"Vi arbetar på ett sätt att kontrollera polymerernas kiralitet med hjälp av en liten molekylär motor som en trigger, säger Thomas.

Sander förklarar:"Vi har en mycket unik molekyl – en molekylär motor – där du kan kontrollera kiraliteten med hjälp av en sekvens av ljus och termiskt aktiverade steg. Vi har nu hittat ett sätt att överföra den kirala informationen från den molekylen till en annan molekyl – polymeren – vilket innebär att du kan kontrollera polymerens handenhet på ett dynamiskt sätt."

Molekylära motorer är ett hett ämne i gruppen, som leds av Ben Feringa som vann Nobelpriset 2016 för sitt arbete inom detta område, tillsammans med mottagarna Fraser Stoddart och Jean-Pierre Sauvage.

Den molekylära motorn fäster sig till polymeren via icke-kovalenta interaktioner och ljus används som en stimulans för att ändra dess kiralitet. På grund av sättet det är fäst vid polymeren, polymeren växlar också.