Rotaxane - Définition

Nomenclature

La nomenclature acceptée consiste à désigner le nombre de composants du rotaxane entre crochets comme préfixe. Ainsi, les rotaxanes représentés ci-dessus sont appelés [2]rotaxanes, car ils sont constitués d'un unique haltère et d'un unique macrocycle.

Utilisations potentielles

Machines moléculaires

Les machines moléculaires basées sur des rotaxanes ont dès le départ reçu de l'intérêt pour leur utilisation comme composants électroniques moléculaires comme interrupteurs moléculaires et comme navettes moléculaires. Le fonctionnement de ces machines moléculaires est généralement basé sur le mouvement du macrocycle le long de l'haltère. Le macrocycle peut tourner autour de l'axe de l'haltère comme un volant ou il peut glisser sur son axe d'un site à un autre. Le contrôle de la position du macrocycle permet au rotaxane de fonctionner comme un interrupteur moléculaire. Chaque position possible du macrocycle correspond à un état différent de l'interrupteur. Ces machines de rotaxane peuvent être manipulées à la fois par action chimique ou photochimique. Il a également été démontré que des systèmes comportant un rotaxane pouvaient fonctionner comme muscles moléculaires. Enfin, il a été récemment décrit une machine moléculaire de large amplitude du type Glycorotaxane, dans laquelle une des extrémités de la chaîne encapsulée est un mannopyranose. Dans ce cas, il a été observé un effet domino depuis une extrémité de la molécule jusqu'à l'autre. En effet, la déprotonation d'une extrémité anilinium de la molécule entraîne le déplacement du macrocycle autour de l'autre extrémité (station pyridinium liée au motif glucidique) du rotaxane, et entraîne le basculement de la conformation chaise initiale ¹C₄ du mannopyranose vers la conformation ⁴C₁.

Colorants ultrastables

L'utilisation potentielle comme colorant à longue durée de vie utilise la stabilité accrue de la partie intérieure de la molécule en forme d'haltère. Des études avec des rotaxanes comportant une fonction azo et protégés par une cyclodextrine ont permis de vérifier ces caractéristiques. Des colorants plus réactifs (en:squaraine dyes) ont également montré une stabilité accrue en empêchant les attaques nucléophiles de la partie intérieure de la molécule (fonction squaraine). L'amélioration de la stabilité des colorants de rotaxane est attribuée à l'effet isolant du macrocycle qui est capable de bloquer les interactions avec d'autres molécules.

Nanoenregistrement

Pour une utilisation comme nanoenregistrement, un rotaxane est déposé comme wk:film de Langmuir-Blodgett sur du verre recouvert d'oxyde d'indium-étain. Lorsqu'une tension positive est appliquée à la pointe de la sonde d'un microscope à effet tunnel, les cycles du rotaxane dans la zone de la pointe, se reportent vers une partie différente de l'haltère et la nouvelle conformation obtenue fait ressortir les molécules de la surface de 0,3 nm. Cette différence de hauteur se révèle suffisante pour un pixel de mémoire. Il n'est cependant pas possible pour l'instant d'effacer un tel film de nanoenregistrement.