Självmonterande "flaskor" i miniatyr skapade vid Weizmann-institutet kan visa sig vara ett användbart verktyg inom forskning och industri. Nanoflaskorna, som har ett spann på flera nanometer, eller miljondelar av en millimeter, kan påskynda kemiska reaktioner för forskning. I framtiden, de kan underlätta tillverkningen av olika industriella material och kanske till och med fungera som vehiklar för läkemedelsleverans.

Dr. Rafal Klajn från Weizmann-institutets avdelning för organisk kemi och hans team studerade ursprungligen den ljusinducerade självmonteringen av nanopartiklar. De använde en metod som tidigare utvecklats av Klajn där oorganiska nanopartiklar är belagda i ett enda lager av organiska molekyler som ändrar sin konfiguration när de utsätts för ljus; dessa förändrar egenskaperna hos nanopartiklarna så att de självbildar sig till kristallina kluster. När sfäriska nanopartiklar av guld eller andra material självmonteras till ett kluster, tomma utrymmen som bildas mellan dem, som de mellan apelsiner förpackade i ett fodral. Klajn och hans teammedlemmar insåg att de tomma utrymmena ibland fångade vattenmolekyler, vilket fick dem att föreslå att de också kunde fånga "gäst"-molekyler av andra material och fungera som små flaskor för kemiska reaktioner. Ett kluster av en miljon nanopartiklar skulle innehålla en miljon sådana nanofolvar.

Som rapporterats i Naturens nanoteknik , när forskarna fångade molekyler som tenderar att reagera med varandra inuti nanoflaskorna, de fann att den kemiska reaktionen gick hundra gånger snabbare än samma reaktion som ägde rum i lösning. Att vara instängd i nanoflaskorna ökade kraftigt koncentrationen av molekylerna och organiserade dem på ett sätt som fick dem att reagera lättare. Enzymer påskyndar kemiska reaktioner på liknande sätt - genom att begränsa de reagerande molekylerna i en ficka.

Även om kluster av nanopartiklar som innehåller tomma utrymmen har skapats tidigare, fördelen med Weizmann Institute-metoden är att klustren är dynamiska och reversibla, så molekyler kan sättas in och släppas på begäran. Klustren självmonterar sig när nanopartiklar utsätts för ultraviolett ljus, men exponering för vanligt ljus gör att de går isär, så att samma nanopartiklar kan återanvändas i många cykler. Dessutom, forskarna fann att genom att dekorera sina nanopartiklar med en blandning av olika kemikalier, de kunde fånga molekyler inuti nanoflaskorna på ett mycket selektivt sätt. Till exempel, från en blandning av spiralformade molekyler, de kan orsaka att vänster- eller högerhänta spiraler fastnar, en färdighet som kan vara särskilt viktig för läkemedelssyntes.

För framtida industriellt bruk, nanoflaskorna kan visa sig användbara för att påskynda många kemiska reaktioner, såsom polymerisationsreaktioner som behövs för tillverkning av plast. Metoden kan också användas en dag vid läkemedelsleverans. Läkemedlet skulle levereras inuti nanoflaskor till målorganet och släppas ut vid den erforderliga tidpunkten när nanoflaskorna skulle demonteras vid exponering för ljus.