Молекулярный челнок в супрамолекулярной химии — это особый тип молекулярной машины , способной перемещать молекулы или ионы из одного места в другое. Эта область имеет отношение к нанотехнологии в ее стремлении к наномасштабным электронным компонентам, а также к биологии , где многие биохимические функции основаны на молекулярных челноках. Академический интерес также существует к синтетическим молекулярным челнокам, первый прототип которых был представлен в 1991 году на основе ротаксана . [ 1]
Это устройство основано на молекулярной нити, состоящей из цепи этиленгликоля, прерываемой двумя ареновыми группами, действующими как так называемые станции . Концевые звенья (или стопоры ) на этой проволоке представляют собой объемные триизопропилсилильные группы. Бусина представляет собой тетракатионный циклофан на основе двух бипиридиновых групп и двух парафениленовых групп. Бусина закреплена на одной из станций пи-пи-взаимодействиями , но поскольку энергия активации для миграции с одной станции на другую составляет всего 13 ккал / моль (54 кДж /моль), бусина перемещается между ними. Стопоры не дают бусинке соскользнуть с нити. Химический синтез этого устройства основан на молекулярной самосборке из предварительно сформированной нити и двух фрагментов бусины ( химический выход 32% ).
В некоторых молекулярных переключателях обе станции невырождены.