ساخت ماشین مولکولی به‌کمک کمپلکس پروفیرین

یک گروه تحقیقاتی به رهبری Masayuki Takeuchi از مؤسسه‌ی ملی علم مواد و Seiji Shinkai از دانشگاه کیوشو، دو نوع مختلف از کمپلکس‌های فلزی پروفیرین را با هم ترکیب کرده، دو چرخ‌دنده‌ی عمود بر هم ساختند. Takeuchiمی‌گوید:«ما پروفیرین را انتخاب کردیم؛ زیرا این ماده بسیار متقارن و سنتز آن ساده است. بنابراین ما می‌‌توانیم به‌راحتی طول و تعداد دندانه‌ها را طراحی کنیم.

Takeuchi می‌افزاید که سرعت چرخش این دو چرخنده با هم متفاوت است: چرخنده‌ی بالایی به‌قدری آهسته می‌چرخد که می‌توان با طیف‌سنجی NMR آن را مشاهده کرد؛ اما چرخش دیگری بسیار سریع است و زمانی که دو چرخنده با هم درگیر می‌شوند، چرخنده‌ی بالایی سرعت حرکت پایینی را تحت کنترل درمی‌آورد، به‌شکلی که با آهسته شدن چرخنده‌ی پایینی می‌توان آن را نیز مشاهده کرد. گاهی در چرخنده‌های مولکولی، فشار فضایی چرخنده‌ها، موجب تغییر شکل آنها شده؛ به این صورت که چرخ‌دنده‌ها دیگر با هم درگیر نمی‌شوند؛ اما در این پروژه این کار با موفقیت انجام شد.»

آنها دریافتند با افزایش تری‌اتیل‌آمین به محلول، چرخ‌دنده‌ها از هم جدا می‌شوند که این امر موجب حرکت سریع چرخنده‌ی پایینی می‌شود؛ اما افزودن تری‌فلرواستیک اسید، چرخ‌دنده‌ها را دوباره با هم درگیر ساخته، حرکت آنها به حالت قبل بازمی‌گرداند. Takeuchi دلیل این امر را تغییر پیکربندی بازِ پروفیرین می‌داند که در آن با قلیایی شدن محیط گروه N-H در مولکول پیرول، پروتون خود را از دست می‌دهد.

جیمزتور از دانشگاه رایس، معتقد است این یک کار بسیار زیبا و هوشمندانه است. او تحت تأثیر نحوه‌ی درگیری چرخ‌دنده‌ها در این پروژه شده‌است.