Полимерные катенаны для искусственных мышц

 


Исследователи из США получили «молекулярные гирлянды», которые могут натягиваться или ослабляться в результате химического воздействия. Новые полимеры являются шагом вперед к созданию двигателей для наноустройств или разработки искусственных мышц.

Удаление или замещение аммонийных групп (голубые) позволяет циклам (красные) перемещаться вдоль молекулярной цепочки.

Возглавлявший работу над проектом Роберт Граббс из Калифорнийского Технологического Университета отмечает, что, конечно, еще рано говорить о разработке искусственных мышц, но использованная исследователями концепция может найти применение во многих областях.

Исследователи начал работу с изучения мономера, с одного конца которого расположена объемная открытоциклическая структура, напоминающая своим строением пинцет. В центре мономера расположена аммонийная группа, способная связываться с макроциклом, однако молекула отличается слишком большим напряжением для реализации внутримолекулярного взаимодействия этих групп.

Реакция метатезиса с замыканием цикла, ускоряющаяся одним из катализаторов Граббса, позволяет получить замкнуть цикл одного мономера вокруг «стержня» другого мономера, получая димеры-катенаны (похожим способом изготавливают .

Димеры можно ввести в реакцию полимеризации, после чего обратимая реакция позволяет обратимо вводить или удалять аминогруппы, что позволяет циклам свободно перемещаться по катенановым стержням, увеличивая или укорачивая длину полимера. Граббс отмечает, что наблюдаемые на микроскопическом уровне изменения длины молекул будут воспроизводиться и на макроскопическом уровне.

В группе Граббса было получено лишь несколько грамм нового полимера, но исследователи уверены, что они без труда смогут получить большее количество нового материала для исследований. Как отмечает нобелевский лауреат, полученные результаты – лишь начало долгого пути, он планирует использовать уже отработанную методику для получения новых систем подобного типа.

Источник: Chemport.ru по материалам J. Am. Chem. Soc., 2009, DOI: 10.1021/ja905924u