光驱动方法创造了分子匹配，否则是不可能的

利用光化学（即光诱导）反应和自组装过程的巧妙结合，博洛尼亚大学的Alberto Credi教授领导的一个团队成功地将丝状分子插入环形分子的腔中，这是根据热力学平衡不可能的高能几何。换句话说，光使创造一种分子“契合”成为可能，否则这种“契合”是不可接近的

“这种行为是生物体中许多功能的根源，在人造分子中很少被探索，因为很难进行规划和观察。我们方法的简单性和多功能性，以及可见光（即阳光）是一种清洁和可持续的能源这一事实，使我们能够预见技术和医学各个领域的发展。”

这项研究发表在《化学》杂志上

分子成分的自组装以获得具有纳米级结构的系统和材料是纳米技术的基本过程之一。它利用分子进化的趋势达到热力学平衡状态，即最小能量。

然而，生物是通过远离热力学平衡的化学转化来运作的，只能通过提供外部能量来实现。

用人工系统再现这种机制是一个复杂而艰巨的挑战，如果能够实现，可以创造出能够对刺激做出反应并与环境相互作用的新物质，这些物质可用于开发智能药物和活性材料等

互锁组分是环糊精，截锥形状的中空水溶性分子，以及偶氮苯衍生物，在光的作用下会改变形状的分子。在水中，这些组分之间的相互作用导致超分子复合物的形成，其中丝状偶氮苯物种插入环糊精腔中

在这项研究中，丝状化合物具有两个不同的末端；由于环糊精的两个边缘也不同，将前者插入后者会产生两种不同的复合物，这两种复合物的相对取向不同

复合物A比复合物B更稳定，但后者的形成速度比前者快。在没有光的情况下，只有热力学上有利的络合物，即A，在平衡状态下被观察到

通过用可见光照射溶液，偶氮苯从类似于环糊精的延伸构型转变为与空腔不相容的弯曲构型；结果，复合物解离。然而，同样的光可以将偶氮苯从弯曲形式转换回延伸形式，解离的成分可以重新组装

由于复合物B的形成速度比A快得多，在连续光照下达到了一个稳定状态，其中复合物B是主要产物。一旦关闭灯，偶氮苯就会慢慢恢复到延伸形式，一段时间后只观察到A络合物

这种自组装机制与光化学反应相结合，使利用光能积累不稳定产物成为可能，从而为化学合成的新方法以及在非平衡条件下运行的动态分子材料和设备（如纳米电机）的开发铺平了道路，类似于生物

这项研究是母校工业化学系“Toso Montanari”、化学系“Ciamician”和农业与食品科学与技术系、西班牙Coruña大学和博洛尼亚Isof-Cnr研究所合作的结果 More information: Light-driven ratcheted formation of diastereomeric host-guest systems, Chem (2024). DOI: 10.1016/j.chempr.2024.11.013. www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(24)00597-7

Journal information: Chem