Фотоуправляемые молекулярные машины

Фотохимическая реакция с участием одного или нескольких компонентов супрамолекулярной системы может, в принципе, инициировать масштабное перемещение компонентов относительно друг друга. Если это перемещение обратимо термически или фотохимически, то такие системы называют фотоуправляемыми молекулярными машинами. Дизайн фотоуправляемых молекулярных машин является сравнительно новой областью исследований в супрамолекулярной фотохимии.

В качестве инструмента, способного обеспечить масштабные и обратимые структурные изменения, может быть использована реакция транс-цис-фотоизомеризации. Прототипом фотоуправляемой молекулярной машины, которая работает на основе фотоизомеризации, является ротаксановый комплекс с участием циклодекстрина и производного азобензола. Фотоиндуцированный переход азобензольного хромофора из транс- в цис-форму приводит к смещению циклодекстринового челнока в область алкильной цепи.

Ротаксановый комплекс, изображенный на этом слайде, является прототипом фотоуправляемой молекулярной машины, работа которой основана на реакции фотопереноса электрона.

Этот комплекс имеет светособирающий фрагмент P, два электроноакцепторных компонента A1 и А2, из которых A1 является более сильным акцептором, макроциклический фрагмент M и стоппер T. В исходном состоянии макроцикл M связан с более сильным акцептором A1. После поглощении фотона светособирающим фрагментом P происходит перенос электрона на акцептор A1, в результате чего макроцикл M перемещается к акцептору А2.