В настоящее время стало очевидным, что значительное увеличение эко- номической и экологической эффективности двигателей внутреннего сго- рания практически невозможно. Это касается и современной электронной аппаратуры. Их дальнейшая миниатюризация также невозможна на основе современных технологических принципов. Вместе с тем природа на приме- ре работы мышц или управления процессов фотосинтеза нам подсказывает более эффективные способы создания моторов, машин и устройств. Более того, синтезированы новые соединения, которые способны выполнять по- добные функции в искусственных условиях. Они способны к обратимому преобразованию двух различных форм с разными физико-химическими свойствами под действием термической, химической и световой энергии. Супрамолекулярная организация устойчивых и упорядоченных архи- тектурных ансамблей на основе таких соединений позволяет селективно и эффективно реагировать на слабые энергетические воздействия. Эти со- единения уже находят применение в запоминающих устройствах. Особый интерес представляют соединения, в которых позиционные изменения атомов соответствуют в молекулярном масштабе механическим процес- сам макроскопического уровня. К таким соединениям относятся, например, ротоксаны и катенаны. Следовательно, представляется возможным созда- вать супрамолекулярные «машины», которые приводились бы в действие термически, фотохимически или электрохимически. В этих случаях про- цессы механического включения/выключения состоят из обратимых пере- ходов мультистабильной частицы между двумя или более состояниями, различающимися структурно или конформационно. Затруднённое внутреннее вращение, конфигурационные изменения, межкомпонентные переориентации в молекулярных ансамблях охватыва- ют механические аспекты молекулярного поведения. Кроме ротоксанов и катенанов, в последнее время особое внимание привлекают другие макро- циклические соединения, например краун-замещённые порфирины и фта- лоцианины и их аналоги. В любом случае, если роль рецепторов в супра- молекулярных машинах выполняют такие лиганды, как ротоксаны, катена- ны, краун-замещённые порфирины и др., то роль субстратов в этих устрой- ствах, как правило, выполняют мягкие катионы металлов в классификации Пирсона (Cu+, Ag+, Au+, Pd2+, Pt2+, Cd2+ и др.). Идея дизайна основывается на использование принципа механического переключателя: образование комплекса с ионом металла/отсутствие комплекса или миграция иона ме- талла из первой координационной сферы. Обсуждаются возможные механизмы как кооперативного упорядочения строительных блоков супрамолекулярных металлокомплексных систем, так и возможного беспорядка, нарушающего образование супрамолекул.
|