Control of translational and rotational movement at nanoscale
Stacko, Peter
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below.
Document Version
Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date: 2017
Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA):
Stacko, P. (2017). Control of translational and rotational movement at nanoscale. University of Groningen.
Copyright
Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Take-down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
226 |
Nederlandse Samenvatting
In dit proefschrift wordt de ontwikkeling en studie beschreven van fotochemisch aangedreven moleculaire motoren met het doel hun unidirectionele beweging te benutting in meer geavanceerde machines.
Hoofdstuk 1 beschrijft in het kort het beland van moleculaire motoren aan de hand van voorbeelden, beginnend bij toepassingen in een biologische context, vervolgend met chemische en electrochemisch aangedreven motoren, en concluderend met fotochemisch aangedreven unidirectionele motoren. De meest recente voorbeelden van toepassingen van zulke moleculaire motoren in materialen en meer geavanceerde machines worden uitgelicht.
Hoofdstuk 2 is gericht op de vervaardiging van fotochemisch aangedreven moleculaire dragsters, met als doel de directionele beweging op oppervlakken met een mogelijkheid tot het verplaatsen van cargo (Figuur 8.7). De twee motor eenheden die samengevoegd zijn in het carbazool gedeelte functioneren als wielen. Vanuit buitenaf geobserveerd draaien deze wielen in dezelfde richting wat directionele beweging kan faciliteren. In oplossing is aangetoond dat de wielen roteren volgens de verwachting, op een oppervlak daarentegen, is nog geen beweging waargenomen.
| 227
Hoofdstuk 3 behandelt de quaternairisatie van het stereogene centrum van tweede generatie motoren door middel van een fluor atoom (Figuur 8.8). In alle gevallen wordt een sterke verhoging van de barrière voor thermische helix inversie waargenomen (20‒25 kJ.mol-1). Wanneer een motor werd gebruiktwaarbij er een minimale hoeveelheid sterische hinder in het fjord gebied aanwezig was, kon het behoud van de unidirectionele motorfunctie worden aangetoond.
Figuur 8.8. Motoren met quaternaire stereogene centra.
Hoofdstuk 4 introduceert een nieuwe generatie van achirale autonome unidirectionele moleculaire motoren (Figuur 8.9). Het pseudoasymmetrische centrum in de kernstructuur van het molecuul verzekert de motor van voldoende bias, wat noodzakelijk is voor de unidirectionaliteit van de fotochemisch aangedreven rotatie. De synthese en fotochemische studies van de moleculen worden gepresenteerd. Deze moleculen bewijzen dat een stereogeen centrum niet onmisbaar is voor autonome directionaliteit.
Hoofdstuk 5 beschrijft het concept van gebonden rotatie van een naftyl groep (Schema 8.10). De naftyl groep roteert synchroon om een draaiende moleculaire motor, waarbij één kant van de naftyl groep onafgebroken naar de motor is gericht. Dit demonstreert dat het rotatiegedrag van de moleculaire motor kan worden uitgebreid naar gekoppelde systemen. Zulke uitbreidingen maken de ontwikkeling van meer complexe moleculaire machines mogelijk.
228 |
Figure 8.9. Derde generatie moleculaire motoren.
Schema 8.10. Gebonden rotatie tusssen een moleculaire motor en een naftyl groep. Hoofdstuk 6 beschrijft de bereiding van een serie van amfifielen gebaseerd op bisthioxanthylideen (Schema 8.11). Vervolgens wordt onderzocht wat de invloed is van verschillende hydrofiele en lipofiele staarten, en polaire groepen op het vermogen van de amfifielen om zelf te assembleren in uniforme lange nanotubes.
| 229
De zelfassemblage bleef in de meeste gevallen onveranderd, bovendien bleef het vermogen tot fotochemische demontage behouden. Verschillende toepassingen worden gepresenteerd zoals het vullen van de nanotubes met vesikels d.m.v. osmose, fotochemische controle over oppervlaktedruk, en chirale amplificatie bij het gebruik van een chiraal amfifiel.Schema 8.11. Verschillende ontwerpen van fotoresponsieve amfifielen.
Hoofdstuk 7 onderzoekt de invloed van de viscositeit van oplosmiddelen op de kinetiek van de geëxciteerde toestand van moleculaire motoren. Een homologe serie met armen van variërende lengte is gesynthetiseerd en bestudeerd met
transient absorptiespectroscopie (Figuur 8.12). Er werd verwacht dat langere
armen een grotere interactie met het oplosmiddel teweeg zou brengen, waardoor het gedrag vervolgens beïnvloed zou worden. Dit bleek echter niet het geval, want er werd geen enkele invloed van de armlengte op de kinetiek van de geëxciteerde toestand waargenomen naast de initiële verandering door de introductie van verschillende substituenten.
