分子開關(guān)是一種可以響應(yīng)外部刺激(例如pH值，光或電流的變化)在兩個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的分子。這些分子在用于分子計(jì)算機(jī)或響應(yīng)性藥物遞送系統(tǒng)的納米技術(shù)領(lǐng)域中是令人感興趣的。如果分子處于兩種狀態(tài)(開/關(guān))之一，則該分子為熒光分子，則該化合物稱為熒光分子開關(guān)，它們?cè)谏茖W(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用甚至?xí)兊酶佑腥?，特別是如果它們可以在狹小的空間中工作。例如，它們可用于生物傳感以及用作細(xì)胞內(nèi)部的成像探針。

巴塞羅那材料科學(xué)研究所(ICMAB，CSIC)和巴塞羅那自治大學(xué)(UAB)的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一套極其穩(wěn)定的熒光分子開關(guān)，可以通過施加電勢(shì)對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)控制。由于存在非常特殊的氧化還原活性陰離子(一種帶負(fù)電荷的分子)，該陰離子可以快速氧化并還原，因此這是可能的。在這種情況下，該陰離子是所謂的COSAN陰離子(其全名是鈷雙二糖脂，其化學(xué)式為[3,3'-Co(C 2 B 9 H 11)2 ] -)，是一種基于硼簇的配合物Co(III)中心，具有不尋常的特性，可以自組裝為囊泡和膠束。

這些系統(tǒng)是從基于硼簇的化合物獲得的智能氧化還原控制的熒光分子開關(guān)的第一個(gè)示例。由于COSAN的存在，它們非常穩(wěn)定，可溶于大量有機(jī)溶劑，并顯示出很大的可逆熒光調(diào)制。另外，這些分子可以通過自組裝形成具有一維納米結(jié)構(gòu)的凝膠，這在某些情況下可以保留發(fā)光行為。

這項(xiàng)研究工作是來自ICMAB-CSIC的無機(jī)材料和催化實(shí)驗(yàn)室(LMI)的RosarioNúñez博士與美國(guó)能源部電化學(xué)，光化學(xué)和有機(jī)反應(yīng)性小組(GEFRO)的Jordi Hernando博士之間的合作的結(jié)果。 UAB的化學(xué)。來了ICMAB的LMI基團(tuán)在基于硼團(tuán)簇的材料的化學(xué)，電化學(xué)和光致發(fā)光方面的經(jīng)驗(yàn)，以及在UAB的GEFRO基團(tuán)在研究per染料衍生物等熒光染料的發(fā)光和電化學(xué)性質(zhì)方面的經(jīng)驗(yàn)。在一起產(chǎn)生了非常積極的協(xié)同作用，這使兩個(gè)研究領(lǐng)域的特殊性得以結(jié)合，從而生產(chǎn)出具有出色電光性能的新型智能分子。

“由于COSAN的存在，這些化合物的性質(zhì)清楚地證明了它們具有氧化還原誘導(dǎo)的熒光開關(guān)的功能，可用于分子存儲(chǔ)器和信息處理設(shè)備，生物傳感和成像探針或電致變色的設(shè)計(jì)顯示器。” ICMAB研究員RosarioNúñez說。

“此外，這些系統(tǒng)的性能超越了以前的系統(tǒng)，后者是基于鄰苯二甲酰亞胺與其他金屬基氧化還原單元(例如二茂鐵)的共軛物;一方面，它們顯示出更大的可逆熒光調(diào)制，且降解極小，而它們?cè)跇O性介質(zhì)中的溶解度大大提高了。 ，這是未來在生物系統(tǒng)中應(yīng)用的基本要求。” UAB的研究員Jordi Hernando解釋說。