Schematisk och en föreslagen mekanism för elektropolymerisationsprocessen av 2-vinylpyridin. (A) Schematisk beskrivning av elektropolymerisationsprocessen för 2-vinylpyridin (25). (B) Schematisk över en föreslagen mekanism för enantioselektiv polymerisation i närvaro av spinnpolariserade elektroner. Efter adsorptionen av den första monomeren på elektroden (gul), adsorberas en andra monomer antingen i pro-högerhänt (A) eller i pro-vänsterhänt (B) konfiguration. Spin-polariserade elektroner överförs från elektroden till det bildade komplexet. Vilken spinnpolarisation som injiceras beror på substratets magnetiseringsriktning. En spin-polariserad elektron (sfären med en pil) är att föredra för den högerhänta konfigurationen, och den motsatta spinn överförs företrädesvis för den vänsterhänta strukturen. Det asymmetriska kolet är markerat med grönt. Den sekventiella polymerisationen fortsätter, och följaktligen bildas antingen högerhänta (A') eller vänsterhänta strukturer (B'). Inga bevis för polymerens sekundära struktur kunde erhållas. Kredit:Science Advances (2022). DOI:10.1126/sciadv.abq2727
Ett kombinerat team av forskare från Weizmann Institute och Israel Institute of Technology, båda i Israel, har utvecklat ett sätt att skapa en kiral polymer från akirala monomerer med hjälp av ett magnetfält som ett sätt att anpassa spinn av elektronerna som är involverade i bindningsbildning. I deras artikel publicerad i tidskriften Science Advances , beskriver gruppen sin teknik och möjliga användningsområden för den inom spintronik.
Att skapa molekyler med spegelbildsegenskaper är viktigt i många kemiska processer – läkemedel är kanske en av de mest välkända. Sådana molekyler har kiralitet, vilket innebär att de är speglar av andra molekyler som tillåter stark bindning. En analogi skulle vara två händer pressade mot varandra. Att skapa sådana molekyler tenderar att vara en lång och svår process. I denna nya ansträngning har forskarna utvecklat ett sätt att förenkla processen i en typ av tillämpning genom att använda monomerer för att skapa en enda kiral polymer.
Arbetet av teamet involverade att placera en monomermolekyl på en elektrod och ändra riktningen för strömflödet under den som ett sätt att kontrollera magnetfältet på elektrodytan när ytterligare monomerer tillsattes. Att göra det gjorde det möjligt för spinnpolariserade elektroner att kontrolleras när de absorberades upp i molekylens kropp, och det gjorde det möjligt att manipulera formen på polymeren när den växte. Resultatet blev en kiral polymer med önskad form.
Forskarna noterar att de kunde bibehålla "handedness" av varje nytt stereocenter under hela processen, även om de erkänner att sådan kontroll blev svagare när polymerkedjorna växte i längd (vilket gjorde dem mer avlägsen från elektroden). Trots det fann de att de kunde kontrollera åtgärden på avstånd upp till 100 nm.
Genom att använda den nya tekniken, noterar forskarna, kan det möjliggöra produktion av kirala polymerer utan behov av kirala katalysatorer eller till och med kirala reagenser, som vanligtvis kasseras efter att reaktionerna är klara, vilket representerar en minskning av avfall och kostnad. De föreslår att det också kan leda till att hjälpa till att förklara varför molekyler i levande varelser nästan alla är enstaka enantiomerer. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
