科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種制造微小互鎖鏈的方法（右，化學(xué)式在左邊），每一個環(huán)都只有一個納米級。
數(shù)十年來，科學(xué)家們一直試圖建立一個真正的分子鏈：一系列重復(fù)的小環(huán)互相連接在一起。11月30日的《科學(xué)》在線雜志上，芝加哥大學(xué)的研究人員首次提出制造這樣的分子鏈的方法。
被描述為“鏈接”的許多分子與固定的共價鍵連接，而不是兩個自由移動的互鎖環(huán)。當(dāng)涉及到鏈條的移動時，這種區(qū)別就產(chǎn)生了很大的影響。
該論文的通訊作者，UChicago分子工程研究所教授Stuart Rowan說：“試想，把一個銀鏈懸掛在你的手掌上：它容易折疊起來，也容易從你的手中落下，與一串固定的珠子非常不同！
研究人員說，較長的互鎖鏈可以使材料或機(jī)器具有吸引人的特性。聚合物材料由重復(fù)的單元組成，在日常生活中非常有用，包含了從塑料到蛋白質(zhì)；而這種重復(fù)結(jié)合單元的新方法可能會在工程領(lǐng)域開辟新的途徑。
論文第一作者UChicago博士后研究員吳穹說：“金屬桿是剛性的，但由相同材料制成的金屬鏈非常靈活，通過保持相同的化學(xué)成分而不改變結(jié)構(gòu)，你可以極大地改變材料的行為！
以前的技術(shù)——包括在2016年獲得諾貝爾化學(xué)獎的發(fā)明者——最多只能連接七個環(huán)。新方法不是將兩個或三個環(huán)路組合成一個更大的鏈路，而是將許多閉環(huán)和開環(huán)組合在一起。他們通過添加金屬離子，使分子鏈與分子環(huán)保持套在一起，之后進(jìn)行關(guān)環(huán)反應(yīng)，最后去除金屬離子，得到一系列長達(dá)二十多個環(huán)的互鎖長鏈。
由于它們非常小，每個環(huán)的直徑大約是納米級，而只有不到一百個原子，所以團(tuán)隊(duì)花了很多時間證明鏈條可以自由旋轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)的結(jié)合使研究人員相信他們是正確的。
理論上，這樣的鏈條應(yīng)該能很好地吸收能量，這是對抑制聲音或吸收振動比較有用的特性。它會用更少的能量來折疊成更小的結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐苿迎h(huán)的能量比操作共價鍵要少。甚至有可能通過一種刺激手段來建立這種鏈條，像手風(fēng)琴一樣擴(kuò)大和縮小，并且擁有小機(jī)器的能力。
合著者研究生Phil Rauscher說：“這真的是一種新型的聚合物結(jié)構(gòu)，它具有所有聚合物的優(yōu)勢，比如強(qiáng)大的功能和調(diào)節(jié)能力，以及在很小的范圍內(nèi)協(xié)調(diào)和設(shè)計(jì)它們的運(yùn)動的能力！
“我們非常興奮地探索它們的性質(zhì)，現(xiàn)在我們知道如何制備們！盧owan如是說。
論文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/early/2017/11/29/science.aap7675
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