De Toekomst van Moleculaire en Supramolecular Apparaten

door Professor Paul Weiss

Professor Paul S. Weiss, Directeur, het Instituut van Californië NanoSystems; Professor van Chemie en Biochemie; Fred Kavli Chair in NanoSystems Wetenschappen, Universiteit van Californië, Los Angeles
Overeenkomstige auteur: psw@cnsi.ucla.edu

Het Ontwerpen van, het samenstellen van, het assembleren van, het in werking stellen van, en het meten van moleculaire apparaten geven ons de capaciteit om de uiteindelijke grenzen van functie te bestuderen.1-4 Wij willen de regels en de grenzen begrijpen verbonden aan dergelijke apparaten gezien wij de nauwkeurige posities en de aanslutingen van alle atomen in het volledige systeem kunnen kennen. De Experimenten, de theorie, en de simulaties worden daartoe gebruikt in overleg.

Terwijl niemand met de middelen aan „draad“ deze molecules en assemblage in functionele architectuur voor technologisch gebruik op de proppen is gekomen, kunnen wij onderzoeken hoe de verre nauwkeurige structuren zouden kunnen worden geduwd, de mate testen waarin de overspraak en de interferentie van dicht ingepakte apparaten prestaties beïnvloeden, en lichten de rol van milieu op functie en stabiliteit nader toe.

De Nieuwe nanoscalehulpmiddelen hebben onze exploratie en uiteindelijk manipulatie van de atoom-schaalwereld toegelaten. Naast structurele metingen, die is de lokale spectrums over de rotatie, trillings, en elektronische energiewaaiers mogelijk geworden verwerven. De Lokale „actiespectrums“ kunnen worden gebruikt om de energiedrempels voor motie en andere dynamica te bepalen. De Functionele metingen bij deze schalen in combinatie met bovengenoemd laten nu uitvoerige meningen van het verband tussen moleculaire structuur, assemblage en interactie, en verrichting toe.4

Aangezien nanoscale de hulpmiddelen verfijnder worden, zodat doet onze capaciteit om meer en meer complexe, nauwkeurige supramolecular structuren en apparaten te ontwerpen en te assembleren. De „Geïsoleerde“ species op oppervlakten en in gecontroleerde matrijzen kunnen aan functie op voorspelbare manieren en met hoge efficiency worden gemaakt.2,3 De situatie verandert wanneer een aantal functionele of op elkaar inwerkende componenten samen worden geplaatst. Dergelijke interactie kunnen worden ontworpen om een assemblage of een staat van het systeem te stabiliseren, of zelfs het systeem te ondervragen door ruimteverhoudingen te beperken. Elk van deze mogelijkheden bootsen biologische componenten en systemen na. Wij worden momenteel door onze capaciteit beperkt om deze systemen te sonderen.

De Sleutel tot de toekomst zal dergelijke interactie begrijpen en exploiteren om hogere ordefunctie en grotere ingewikkeldheid toe te laten.5 Dit kan controlerende nauwkeurige tussenruimtes moeten omvatten om overspraak, opwindingsoverdracht, en mechanische interferentie (sterische belemmering) te beperken. Eveneens, kunnen de moleculaire en supramolecular systemen uiteindelijk worden ontworpen om hiërarchisch met efficiency te functioneren die die wedijveren gevonden in biologische systemen.


Verwijzingen

1. Z.J. Donhauser, B.A. Mantooth, K.F. Kelly, L.A. Bumm, J.D. Monnell, J.J. Stapleton, Jr. van D.W. Price, D.L. Allara, J.M. Tour, en P.S. Weiss, de Omschakeling van het Geleidingsvermogen in Enige Molecules door Conformational Veranderingen, Wetenschap 292, 2303 (2001).
2. P.S. Weiss, Functionele Molecules en Assemblage in Gecontroleerde Milieu's: Vorming en Metingen, Rekeningen van Chemisch Onderzoek 41, 1772 (2008).
3. A.S. Kumar, T. Ye, T. Takami, B. - C. Yu, A.K. Flatt, J.M. Tour, en P.S. Weiss, Omkeerbare foto-Omschakeling van Enige Molecules Azobenzene in Gecontroleerde Nanoscale Milieu's, Nano Brieven 8, 1644 (2008).
4. A.M. Moore en P. de Metingen van S. Weiss, Functioneel en Spectroscopische met het Een Tunnel Graven van het Aftasten de Microscopie, Jaarlijkse Overzichten van Analytische Chemie 1, 857 (2008).
5. D.B. Li, R. Baughman, T.J. Huang, J.F. Stoddart, en P.S. Weiss, Moleculaire, Supramolecular, en Macromolecular Motoren en Kunstmatige Spieren, MEVR. Bulletin 34, 671 (2009).
6. Ons werk op dit gebied wordt momenteel gesteund door de Nationale Stichting van de Wetenschap, het Ministerie van Energie, en de Stichting Kavli.

Copyright AZoNano.com, Professor Paul S. Weiss (Universiteit van Californië, Los Angeles)

Date Added: Apr 28, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:16

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit