分子在光“牽線”下實(shí)現(xiàn)特殊配對

科技日報(bào)2024年12月30日報(bào)道，意大利博洛尼亞大學(xué)團(tuán)隊(duì)借助光的力量完成了一項(xiàng)有趣的研究。他們成功地把絲狀偶氮苯分子插入環(huán)糊精分子的空心中，形成了一種分子特殊配對。這種組合在自然狀態(tài)下是無法實(shí)現(xiàn)的，但在光的“牽線搭橋”下變成了可能。相關(guān)研究發(fā)表于最新一期《化學(xué)》雜志。

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，向水溶液中施加光能，可以讓分子排列偏離自然狀態(tài)下的“最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)”，從而生成新型分子組合。這種現(xiàn)象在生物體中很常見，但在人工分子中卻少有研究。

此次實(shí)驗(yàn)中使用了兩種主要分子，即環(huán)糊精和偶氮苯。環(huán)糊精的中間有空心分子，外形像一個(gè)倒扣的圓錐。偶氮苯則是一個(gè)可以在光的作用下改變形狀的分子。

通常情況下，這兩種分子在水里相遇時(shí)，偶氮苯會插進(jìn)環(huán)糊精的空心里，形成兩種可能的配對方式，即復(fù)合物A和復(fù)合物B。

復(fù)合物A比復(fù)合物B更穩(wěn)定，但復(fù)合物B形成得更快。在沒有光的情況下，溶液最終只會形成穩(wěn)定的復(fù)合物A。但當(dāng)用光照射時(shí)，偶氮苯分子會改變形狀，使復(fù)合物解離并重新組裝。也就是說，復(fù)合物A和復(fù)合物B會不斷地“分手”再配對。由于復(fù)合物B形成得更快，持續(xù)光照下，溶液中主要是復(fù)合物B。一旦停止光照，偶氮苯分子會恢復(fù)原狀，溶液最終又回到只含復(fù)合物A的狀態(tài)。

這種用光操控分子自組裝的方法為人工系統(tǒng)模擬生物體內(nèi)的動態(tài)過程提供了新思路。實(shí)驗(yàn)表明，光不僅是一種清潔、可持續(xù)的能源，還能夠通過簡單的方式，改變分子的排列和反應(yīng)機(jī)制。

這一技術(shù)有望在智能藥物、動態(tài)材料、納米馬達(dá)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，甚至有望開發(fā)出對外界刺激有反應(yīng)的智能材料。

（2024年12月30日" 張佳欣" 科技日報(bào)）