金屬鏈、手銬和鑰匙圈等日常物品就是例子，它們展示了獨(dú)特的特性組合，其中堅(jiān)硬的剛性環(huán)相互鎖在一起，整體表現(xiàn)出靈活性和強(qiáng)度，從而使它們能夠完美地發(fā)揮其預(yù)期功能。
由納米級(jí)互鎖環(huán)組成的分子被稱為索烴，它們是開發(fā)分子開關(guān)和分子機(jī)器的有希望的候選材料。然而，由于索烴的合成難度較大，其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用還未被廣泛探索。
最近，香港大學(xué)化學(xué)系歐陽何裕教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組合成了一種由兩個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的剛性大環(huán)組成的索烴，并表明盡管銅(I)陽離子或硫酸根陰離子帶相反的電荷且?guī)缀涡螤畈煌鳠N仍然可以與它們牢固而選擇性地結(jié)合。
檢測(cè)和區(qū)分這些特定離子的能力對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。該研究成果最近發(fā)表在《自然通訊》上。
由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，吸引帶正電的陽離子的結(jié)合位點(diǎn)通常會(huì)與帶負(fù)電的陰離子發(fā)生排斥作用，反之亦然，這使得設(shè)計(jì)一種適合陽離子和陰離子的宿主非常具有挑戰(zhàn)性。
為了解決這個(gè)問題，研究小組在每個(gè)互鎖環(huán)上安裝了陽離子和陰離子結(jié)合位點(diǎn)，利用索烴的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，宿主可以有效地調(diào)整結(jié)合位點(diǎn)的相對(duì)位置，自由地調(diào)整為有利于球形銅(I)陽離子或四面體硫酸陰離子的特定形式，類似于變色龍，可以改變其外觀以適應(yīng)特定的環(huán)境。
除了工業(yè)和環(huán)境意義外，銅(I)和硫酸根離子對(duì)于細(xì)胞正常生長和生物體發(fā)育都至關(guān)重要。因此，可以利用索烴宿主對(duì)這些離子的強(qiáng)而選擇性結(jié)合，從環(huán)境樣品中提取和回收這些離子。
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