芝加哥大学研究人员创造出世界上最小的相互连锁链
科学家们发现了一种制造微小互锁链的方法（右，化学式在左边），每一个环都只有一个纳米级。图片来源：彼得•艾伦
数十年来，科学家们一直试图建立一个真正的分子链：一系列重复的小环互相连接在一起。11月30日的《科学》在线杂志上，芝加哥大学的研究人员首次提出制造这样的分子链的方法。
被描述为“链接”的许多分子与固定的共价键连接，而不是两个自由移动的互锁环。当涉及到链条的移动时，这种区别就产生了很大的影响。
该论文的第一作者，UChicago分子工程研究所教授Stuart Rowan说：“试想，把一个银链悬挂在你的手掌上：它容易折叠起来，也容易从你的手中落下，与一串固定的珠子非常不同。”
研究人员说，较长的互锁链可以使材料或机器具有吸引人的特性。聚合物材料由重复的单元组成，在日常生活中非常有用，包含了从塑料到蛋白质；而这种重复结合单元的新方法可能会在工程领域开辟新的途径。
UChicago博士后研究员吴琼说：“金属杆是刚性的，但由相同材料制成的金属链非常灵活，通过保持相同的化学成分而不改变结构，你可以极大地改变材料的行为。”
以前的技术——包括在2016年获得诺贝尔化学奖的发明者——最多只能连接七个环。新方法不是将两个或三个环路组合成一个更大的链路，而是将许多闭环和开环组合在一起。他们添加了一个金属离子，将金属环互相保持在一起，进行闭合开环的反应，然后去除金属，一次显露出一组互锁环，每圈都有二十二个或更多的环。
由于它们非常小，每个环的直径大约是纳米级，而只有不到一百个原子，所以团队花了很多时间证明链条可以自由旋转。实验和计算技术的结合使研究人员相信他们是正确的。
理论上，这样的链条应该能很好地吸收能量，这是对抑制声音或吸收振动比较有用的特性。它会用更少的能量来折叠成更小的结构，因为移动环的能量比操作共价键要少。甚至有可能通过一种刺激手段来建立这种链条，像手风琴一样扩大和缩小，并且拥有小机器的能力。
合著者研究生菲尔•拉斯彻(Phil Rauscher)说：“这真的是一种新型的聚合物结构，它具有所有聚合物的优势，比如强大的功能和调节能力，以及在很小的范围内协调和设计它们的运动的能力。”
“我们非常兴奋地探索它们的性质，现在我们知道如何制备们。”罗文如是说。
论文链接：
http://science.sciencemag.org/content/early/2017/11/29/science.aap7675
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