Vi säger ofta att ett substrat passar in i sitt enzym som en nyckel i ett lås, men denna metafor är ofullkomlig. Substratbindning kan också ändra låset (enzymets struktur) för att framkalla en perfekt passform. I journalen Angewandte Chemie , ett internationellt team av forskare har nu introducerat ett icke-biologiskt, kristallint material som visar bindningsbeteende för inducerad passform när det mycket selektivt tar upp acetylen (C ₂ H ₂ ) i sina porer.

En inducerad passformseffekt som imiteras från naturen kan vara användbar för att öka selektiviteten hos porösa kristallina material och för att bättre hantera svåra separationsprocesser eller gasseparationer, till exempel. Lovande kandidater inkluderar material tillverkade av individuella organiska och/eller oorganiska länkmolekyler och metalljoner som noder. Dessa kan vara metall -organiska ramverk (MOF) eller hybrid ultramikroporösa material (HUM), som är mjuka (mindre styva) än klassiska porösa material som zeoliter.

Ett team som leds av Susumu Kitagawa och Michael J. Zaworotko har nu utvecklat en ny typ av mjukt HUM som kan ändra sina porer så att acetylenmolekyler kan passa perfekt in i dem. Materialet, kallas sql-SIFSIX-bpe-Zn, binder acetylen med ovanlig styrka och möjliggör mycket selektiv separation av acetylen från eten (C ₂ H ₄ ), eller koldioxid (CO ₂ ).

Mycket ren acetylen är en viktig råvara för den kemiska industrin, inklusive vid tillverkning av plast, samt mikroelektronik. Nuvarande produktionsprocesser för acetylen producerar orenheter, såsom eten och koldioxid, som är svåra och energikrävande att ta bort. Den nya inducerade passforms adsorbenten "känner igen" acetylen specifikt som sin gästmolekyl och ändrar dess struktur reversibelt för att bilda trånga håligheter med starka interaktioner och hög bindningsenergi för gästen.

Denna nya HUM utvecklad av forskargruppen från University of Limerick (Irland), Kyoto University (Japan), Stellenbosch University (Sydafrika), och University of South Florida (Tampa, U.S.) har en flexibel ram som består av hexafluorosilikatanjoner, flexibla organiska länkmolekyler, och zinkjoner vid noderna. Enligt olika analysmetoder och datormodeller, transformationerna observerade i närvaro av acetylen härrör främst från interaktioner mellan acetylen och oorganiska anjoner. Detta skiljer sig från andra tidigare kända exempel på inducerad passform. Det förväntas att denna adsorbent kommer att ha hög separationseffektivitet och ett lågt energibehov för regenerering.

Baserat på den kunskap de har fått, laget hoppas kunna utveckla ytterligare inducerade passformsmaterial för andra typer av gästmolekyler som är svåra att skilja åt.