Forskare under ledning av Jiří Kaleta från IOCB Prag har syntetiserat regelbundna 2D-aggregat av isotopiskt märkta molekylära switchar och mätt egenskaperna för deras isomerisering, avslöjar att bildandet av en sådan sammansättning inte hindrar de fotokemiska växlingsegenskaperna hos de inbäddade molekylerna. De isotopiska etiketterna kom till användning vid mätning av växlingsegenskaper med hjälp av en analytisk teknik beroende på etiketterna. Teamet publicerade resultaten i Journal of the American Chemical Society .

Självorganisering av individuella molekylära maskiner, såsom motorer, rotorer, och strömbrytare, in i vanliga och väldefinierade två- (2-D) eller tredimensionella (3-D) arrayer är en lovande väg mot en ny generation av smarta material. Tvådimensionella sammansättningar verkar vara särskilt intressanta på grund av deras möjliga tillämpning inom områden som optik (OLED) och nanoelektronik (minnesenheter, frekvensfilter, etc.).

I samarbete med forskare från Naturvetenskapliga fakulteten, Charles University i Prag och University of Colorado, IOCB Prag-teamet erhöll dessa sammansättningar med en metod som tidigare testats på andra molekylära maskiner i enlighet med deras pågående forskning i 2-D-arrayer av sådana supramolekylära system. Forskarna monterade de molekylära switchdelarna (substituerade azobensener) på stavliknande molekyler och fördelade dem på de porösa nanokristallerna i en tris( o -fenylendioxi)cyklotrifosfazen (TPP)-matris. De regelbundet fördelade raka porerna framtvingade den regelbundna spridningen och parallella orienteringen av dessa strukturer.

Forskarna märkte strömbrytarna ¹⁵ N, vilket gjorde det möjligt för dem att använda solid state ¹⁵ N NMR-spektroskopi för att detektera cis / trans isomerisering. En svit av andra analytiska tekniker bekräftade sammansättningarnas regelbundna struktur. Jämförelse av termiska steg i lösning och supramolekylära ytinneslutningar visade att byte av individuella molekyler inte äventyras av närheten till grannar.

Att binda de molekylära omkopplarna till ytan av ett fast material ger flera viktiga fördelar. Till skillnad från bulkkristaller, molekylernas switchsegment har tillräckligt med utrymme för att ändra sin konfiguration. Och till skillnad från i en lösning, molekylerna är en del av ett fast periodiskt system, ge mer kontroll över sin position, som kan leda till potentiell användning av sådana material i applikationer där deras specifika position spelar en roll, t.ex. minnesenheter.