VINACHEM

Các nhà khoa học tại Đại học Trinity Dublin (Ailen) và Trung tâm nghiên cứu khoa học vật liệu AMBER do Quỹ khoa học Ailen tài trợ đã hợp tác chế tạo thành công “lồng phân tử” có thể tối đa hóa hiệu quả chuyển hóa các phân tử trong phản ứng hóa học, trong tương lai có thể được sử dụng làm cảm biến và tác nhân phân phối thuốc. Chiếc lồng phân tử này có thể chứa các loại phân tử khác nhau, nhiều phân tử trong số đó đảm nhận những nhiệm vụ hoặc chức năng cụ thể. Với một lượng chỉ bằng một thìa cà phê, những chiếc lồng phân tử này có tổng diện tích bề mặt bên trong lớn hơn một sân bóng đá (4000 m2/g), giúp tăng cường khả năng phản ứng và khả năng lưu trữ.

Diện tích bề mặt bên trong cực lớn này, kết hợp với độ hòa tan cao, tạo ra triển vọng lớn cho việc chuyển đổi năng lượng, trong khi đó cấu trúc rỗng với các lồng phụ cho phép chứa được riêng biệt nhiều loại phân tử khác nhau bên trong. Những tính năng này là chìa khóa để tăng tiềm năng sử dụng vật liệu “polyhedra kim loại hữu cơ” (MOP) này, bởi vì điều đó có nghĩa là nó có thể chứa các vật liệu trong mà sẽ chỉ phản ứng trong một số điều kiện nhất định.

Một trong những ví dụ ứng dụng là sử dụng làm cảm biến sinh học và tác nhân phân phối thuốc, ở đó tín hiệu sinh học là cần thiết 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 đích cụ thể, ở đó một phân tử sinh học cụ thể sẽ kích hoạt sự phóng thích của thuốc.

Nhóm nghiên cứu hi vọng sẽ phát triển các vật liệu kim loại hữu cơ, xốp, nhạy ánh sáng để có thể ứng dụng trong sản xuất năng lượng sạch. Mong ước của các nhà nghiên cứu là chế tạo ra một loại phân tử có thể sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển đổi năng lượng một cách dễ dàng - về cơ bản là sao chép quá trình sản sinh năng lượng thông qua quá trình quang hợp ở thực vật.

Nhóm nghiên cứu cho biết, họ đã chế tạo một chiếc “bình” hoặc “bọt biển” phân tử, có thể chứa các phân tử khác nhau cho đến khi một số điều kiện cụ thể đưa chúng vào hoạt động.

Cấu trúc phân tử dạng lồng rỗng là đặc điểm thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học, tuy nhiên khi số lượng các ứng dụng tiềm năng tăng lên, các hệ thống và môi trường mục tiêu trở nên phức tạp hơn thì các tiến bộ trong lĩnh vực này bị chậm lại do thiếu các cấu trúc với số lỗ hổng và diện tích bề mặt bên trong đủ lớn.

MOP do các nhà khoa học nói trên chế tạo là một trong số các lồng phân tử lớn nhất đã được sản xuất từ trước đến nay, có khả năng chứa nhiều lồng phụ bên trong và tạo ra nhiều vị trí liên kết khác nhau. Các khoang lồng phụ với kích thước nano có thể làm thay đổi khả năng phản ứng và tính chất của các phân tử chứa gọn trong không gian bên trong, và như vậy những chiếc lồng phụ này có thể được sử dụng để thúc đẩy các phản ứng hóa học riêng biệt. Do đó, các phân tử này có khả năng bắt chước các enzym sinh học.

Phạm Huệ

Theo ScienceDaily, 6/2017