Miniatuur zelf-assemblerende "kolven", gemaakt aan het Weizmann Institute, kunnen een nuttig hulpmiddel zijn in onderzoek en industrie. De nanokolven, met een spanwijdte van enkele nanometers, of miljoensten van een millimeter, kan chemische reacties voor onderzoek versnellen. In de toekomst, ze zouden de vervaardiging van verschillende industriële materialen kunnen vergemakkelijken en misschien zelfs dienen als vehikels voor medicijnafgifte.

Dr. Rafal Klajn van de afdeling Organische Chemie van het Weizmann Instituut en zijn team bestudeerden oorspronkelijk de door licht geïnduceerde zelfassemblage van nanodeeltjes. Ze gebruikten een eerder door Klajn ontwikkelde methode waarbij anorganische nanodeeltjes worden gecoat in een enkele laag organische moleculen die hun configuratie veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan licht; deze veranderen de eigenschappen van de nanodeeltjes zodat ze zichzelf assembleren tot kristallijne clusters. Wanneer bolvormige nanodeeltjes van goud of andere materialen zelf-geassembleerd tot een cluster, tussen hen gevormde lege ruimtes, zoals die tussen sinaasappels verpakt in een kist. Klajn en zijn teamleden realiseerden zich dat de lege ruimtes soms watermoleculen opsloten, wat hen ertoe bracht te suggereren dat ze ook 'gast'-moleculen van andere materialen konden vangen en als kleine kolven voor chemische reacties konden functioneren. Een cluster van een miljoen nanodeeltjes zou een miljoen van dergelijke nanokolven bevatten.

Zoals gemeld in Natuur Nanotechnologie , toen de wetenschappers moleculen opsloten die de neiging hebben om met elkaar te reageren in de nanokolven, ze ontdekten dat de chemische reactie honderd keer sneller verliep dan dezelfde reactie in oplossing. Doordat ze opgesloten zaten in de nanokolven, nam de concentratie van de moleculen enorm toe en werden ze zo georganiseerd dat ze sneller reageerden. Enzymen versnellen chemische reacties op een vergelijkbare manier - door de reagerende moleculen op te sluiten in een zak.

Hoewel er eerder clusters van nanodeeltjes met lege ruimtes zijn gemaakt, het voordeel van de methode van het Weizmann Instituut is dat de clusters dynamisch en omkeerbaar zijn, zodat moleculen op verzoek kunnen worden ingebracht en vrijgegeven. De clusters assembleren zichzelf wanneer nanodeeltjes worden blootgesteld aan ultraviolet licht, maar blootstelling aan regelmatig licht zorgt ervoor dat ze uit elkaar vallen, zodat dezelfde nanodeeltjes in tal van cycli kunnen worden hergebruikt. Bovendien, de wetenschappers ontdekten dat door hun nanodeeltjes te versieren met een mengsel van verschillende chemicaliën, ze konden op zeer selectieve wijze moleculen in de nanokolven vangen. Bijvoorbeeld, uit een mengsel van spiraalvormige moleculen, ze kunnen ervoor zorgen dat links- of rechtshandige spiralen vast komen te zitten, een vaardigheid die bijzonder belangrijk kan zijn voor de synthese van geneesmiddelen.

Voor toekomstig industrieel gebruik, de nanokolven kunnen nuttig zijn bij het versnellen van tal van chemische reacties, zoals polymerisatiereacties die nodig zijn voor de vervaardiging van kunststoffen. De methode kan ook op een dag worden toegepast bij medicijnafgifte. Het medicijn zou in nanokolven aan het doelorgaan worden afgeleverd en op het vereiste moment worden vrijgegeven wanneer de nanokolven zouden uiteenvallen bij blootstelling aan licht.