p Um grupo de pesquisa internacional liderado pelo professor da Universidade de Chiba Shiki Yagai desenvolveu pela primeira vez polcatenanos auto-montados, estruturas compostas por anéis de pequenas moléculas mecanicamente interligados. O grupo de pesquisa também conseguiu observar a estrutura geométrica dos polcatenanos por meio de microscopia de força atômica (AFM). Este trabalho, publicado no jornal Natureza , é o primeiro a alcançar a síntese de nano-poligatenanos por meio de automontagem molecular sem o uso de modelos moleculares adicionais. Yagai, professor de química aplicada e biotecnologia na Universidade de Chiba, vê isso como o primeiro passo vital na inovação tecnológica para a criação de estruturas topológicas do tamanho de nanômetros. p A síntese de catenana tem sido amplamente pesquisada, especialmente porque Jean-Pierre Sauvage planejou uma estratégia modelada em metal para sintetizar uma catenana. Em reconhecimento ao seu trabalho pioneiro, Sauvage e dois outros pesquisadores receberam o Prêmio Nobel de Química pelo design e síntese de máquinas moleculares em 2016. Como as moléculas nas catenanas estão ligadas em uma cadeia, os links podem se mover em relação um ao outro. Isso torna a síntese e caracterização da estrutura muito difícil, especialmente quando os anéis não são mantidos juntos por fortes ligações covalentes.

p Ao modificar o protocolo de automontagem com uma estratégia de modelo, o grupo de pesquisa do Japão, Itália, A Suíça e o Reino Unido conseguiram criar polcatenanos, incluindo estruturas complexas compostas por cinco anéis interligados em um arranjo linear semelhante ao símbolo dos Jogos Olímpicos, que eram grandes o suficiente para serem observados por microscopia de força atômica. Enquanto procurava métodos para purificar os nano-anéis, o grupo de pesquisa descobriu que adicionar os anéis à solução de monômero quente facilita a formação de novos conjuntos na superfície dos anéis, um processo conhecido como nucleação secundária. Com base nesta descoberta, o grupo de pesquisa examinou as condições ideais para nucleação secundária e criou com sucesso poli [22] catenano composto de até 22 anéis conectados. Ao observar esta poli [22] catenana através da microscopia de força atômica, foi confirmado que a estrutura atingiu até 500 nm de comprimento.

p “A descoberta inovadora desta pesquisa está na utilização da característica de automontagem das moléculas, "diz o professor Yagai." Fomos capazes de criar estruturas geométricas intrincadas em mesoescala sem usar métodos sintéticos complexos. Isso abre caminho para a criação de compostos geométricos ainda mais complexos, como nós de rotaxano e trifólio, em uma escala semelhante. Como os conjuntos moleculares usados ​​nesta pesquisa são compostos de moléculas que reagem à luz e à eletricidade, esta descoberta pode ser potencialmente aplicada à eletrônica orgânica e fotônica, e outras máquinas moleculares. "