Sander Wezenberg, en promovendi Thomas van Leeuwen en Kaja Sitkowska, van de Rijksuniversiteit Groningen in Nederland, sprak met ons over hun werk in chiraliteit en moleculaire motoren, en de kustscène op de cover van ChemComm dat het inspireerde.

Chiraliteit is een zeer belangrijke eigenschap in wetenschap en natuur. Het is een vorm van asymmetrie, waarbij je twee objecten kunt hebben die in alle opzichten identiek zijn, behalve dat ze spiegelbeelden van elkaar zijn. Je handen zijn een voorbeeld van een chiraal object.

Wanneer chiraliteit wordt toegepast op moleculen, de twee spiegelbeeldvormen van het molecuul worden isomeren genoemd, en worden vaak de 'linkshandige' en 'rechtshandige' isomeer genoemd. Het is heel gewoon dat één isomeer van een molecuul in de natuur voorkomt, terwijl het andere isomeer alleen kan worden verkregen door het in een laboratorium te synthetiseren. "Niemand weet waar deze voorkeur voor één chirale vorm in de natuur vandaan komt", zegt Tomas. "Het is nog steeds een beetje een mysterie in de chemie."

Dit kan een probleem zijn voor chemici, omdat het soms het niet-natuurlijk voorkomende molecuul is dat het nuttigst is bij reacties, en voor toepassingen zoals medicijnmoleculen. Het is daarom erg handig om een ​​molecuul van de ene chirale vorm naar de andere te kunnen omzetten.

Flipping chiraliteit

Schakelbare chirale polymeren - dat wil zeggen, lange moleculen die je kunt wisselen tussen linkshandige en rechtshandige chiraliteiten - hebben toepassingen in, bijvoorbeeld, tastbare materialen.

"We werken aan een manier om de chiraliteit van polymeren te beheersen met behulp van een kleine moleculaire motor als trigger, " zegt Tomas.

Sander legt uit:"We hebben een heel uniek molecuul – een moleculaire motor – waarin je de chiraliteit kunt regelen met behulp van een opeenvolging van licht en thermisch geactiveerde stappen. We hebben nu een manier gevonden om de chirale informatie van dat molecuul over te brengen op een ander molecuul – het polymeer – wat betekent dat je de handigheid van het polymeer op een dynamische manier kunt controleren."

Moleculaire motoren zijn een hot topic in de groep, die wordt geleid door Ben Feringa die in 2016 de Nobelprijs won voor zijn werk op dit gebied, naast mede-ontvangers Fraser Stoddart en Jean-Pierre Sauvage.

De moleculaire motor hecht zich aan het polymeer via niet-covalente interacties en licht wordt gebruikt als stimulus om de chiraliteit ervan te veranderen. Door de manier waarop het aan het polymeer is bevestigd, het polymeer schakelt ook.