Một nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Trinity Dublin và Trung tâm nghiên cứu khoa học vật liệu AMBER tại Ai-len đã hợp tác chế tạo thành công “lồng phân tử” có khả năng tối đa hoá hiệu quả chuyển đổi phân tử trong phản ứng hóa học và trong tương lai, nó có thể sẽ được ứng dụng trong các thiết bị cảm biến hay một phương pháp đưa thuốc vào cơ thể. Bên trong chiếc lồng phân tử chứa rất nhiều phân tử khác nhau và phần lớn trong số đó đảm nhận nhiệm vụ hoặc chức năng cụ thể, giúp gia tăng đáng kể diện tích bề mặt bên trong cũng như thúc đẩy quá trình phản ứng và khả năng lưu trữ.
Diện tích bề mặt lớn bên trong cùng với trọng lượng của lồng kết hợp với độ hòa tan mang lại khả năng chuyển đổi năng lượng. Bên cạnh đó, sơ đồ cấu trúc lồng rỗng bao gồm nhiều lồng con cho phép lồng chứa được nhiều phân tử riêng biệt nên tiềm năng ứng dụng đối với các vật liệu “polyhedra kim loại hữu cơ” (MOP) nhờ đó tăng lên, bởi vì điều đó có nghĩa là vật liệu MOP có thể được chứa bên trong để kích hoạt phản ứng trong một số điều kiện nhất định.
Trong ứng dụng cảm biến sinh học và phân phối thuốc, tín hiệu sinh học đóng vai trò rất quan trọng để bắt đầu một phản ứng hóa học. Thuốc chứa bên trong những phân tử MOP khi được đưa vào cơ thể sẽ được phân phối đến vị trí mục tiêu cụ thể, ở đó, một phân tử sinh học bất kỳ sẽ kích hoạt quá trình phóng thích của nó.
Nhóm nghiên cứu hy vọng trong tương lai sẽ phát triển các vật liệu hữu cơ kim loại xốp nhạy sáng để có thể ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng xanh cũng như sẽ chế tạo ra dạng phân tử có khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển hóa năng lượng một cách dễ dàng – quá trình này, về cơ bản, mô phỏng quá trình sản sinh năng lượng thông qua quá trình quang hợp ở thực vật.
Wolfgang Schmitt – GS. Hóa học tại Đại học Trinity ở Dublin, điều tra viên của AMBER đồng thời là người đứng đầu nghiên cứu cho biết: “Về bản chất, chúng tôi đã chế tạo thành công một dạng “khuôn phân tử” hay “miếng bọt biển hữu dụng” có khả năng chứa bên trong nhiều phân tử khác nhau. Cấu trúc của phân tử dạng lồng mới bao gồm 36 nguyên tử đồng, chiếm và được tạo thành từ 96 phần tử riêng biệt”.
Ông cũng nhấn mạnh: “Cấu trúc dạng lồng rỗng của phân tử là đặc điểm thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học, tuy nhiên, trong khi ngày càng có nhiều ứng dụng tiềm năng ra đời cùng với sự phát triển ngày càng phức tạp của các hệ thống và môi trường mục tiêu thì vẫn còn tồn tại tình trạng thiếu hụt dạng phân tử với cấu trúc lồng rỗng và diện tích bề mặt bên trong lớn“.
“MOP là một trong số các cấu trúc lồng phân tử lớn nhất, có khả năng chứa nhiều lồng phụ, giúp gia tăng diện tích bề mặt bên trong. Các khoang lồng phụ với kích thước nano có thể làm thay đổi khả năng phản ứng cũng như tính chất của các phân tử chứa bên trong, nhờ đó, những lồng phụ được sử dụng nhằm mục đích thúc đẩy quá trình phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn. Vì lẽ đó, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy khả năng mô phỏng nguyên lý hoạt động của các enzym sinh học của những phân tử này”.
Bài báo về kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.
P.K.L (NASATI), Theo https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170629101241.htm, 30/6/2017