Ученые синтезировали цепь из механически соединенных супрамолекулярных звеньев, способную к самосборке из органических мономеров. Контролируя скорость нагрева реакционной смеси и ее состав, авторы получили стабильные в течение нескольких месяцев катенаны из тороидальных наноразмерных колец длиной до 22 звеньев.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Катенанами называют цепи из двух или нескольких звеньев-колец, соединенных не химически, а механически. Создание подобных систем — весьма нетривиальная задача. Одним из подходов к ее решению является разработка молекул, способных образовывать циклы и в то же время координироваться с другими молекулами для создания протяженных цепей.

В случае, когда кольца состоят из множества ассоциированных молекул супрамолекулярного ансамбля, задача по их соединению становится особенно трудной. Однако изучение таких структур приведет к пониманию нетривиальных нанотопологических взаимодействий и разработкам материалов с особенными свойствами.

Сугата Датта (Sougata Datta) с коллегами из Университета Чиба синтезировали нанотопологическую структуру из супрамолекулярных колец с относительно большим выходом.

В качестве мономера выступало органическое вещество с неполярными участками, которое также содержало атомы кислорода и связанного с водородом азота. Последнее позволяло молекулам образовывать друг с другом водородные связи, выстраиваясь в циклическую структуру, которую авторы назвали «розеткой» (rosette), из шести молекул мономера. Соединяясь друг с другом в стопки, розетки образовывали сегменты тора с радиусом кривизны около 13 нанометров.