化学家开发出具有双离子结合能力的变色龙状分子链

金属链、和钥匙圈等日常物品就是例子，它们展示了独特的特性组合，其中坚硬的刚性环相互锁在一起，整体表现出灵活性和强度，从而使它们能够完美地发挥其预期功能。

由纳米级互锁环组成的分子被称为索烃，它们是开发分子开关和分子机器的有希望的候选材料。然而，由于索烃的合成难度较大，其在其他领域的应用还未被广泛探索。

最近，香港大学化学系欧阳何裕教授领导的研究小组合成了一种由两个自由旋转的刚性大环组成的索烃，并证明了这种索烃可以与铜(I)阳离子进行强而有选择性的结合硫酸根阴离子带相反的电荷且几何形状不同，索烃仍然可以与它们牢固而选择性地结合。

检测和区分这些特定离子的能力对于环境监测和医学诊断等领域的应用具有重要意义。该研究最近发表在《自然通讯》上上。

由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，吸引带正电的阳离子的结合位点通常会与带负电的阴离子发生排斥作用，反之亦然，这使得设计一种适合阳离子和阴离子的宿主非常具有挑战性。

为了解决这个问题，研究小组在每个互锁环上安装了阳离子和阴离子结合位点，利用索烃的旋转运动，宿主可以有效地调整结合位点的相对位置，自由地调整为有利于球形铜(I)阳离子或四面体硫酸阴离子的特定形式，类似于变色龙，可以改变其外观以适应特定的环境。

除了工业和环境意义外，铜(I)和硫酸根离子对于细胞正常生长和生物体发育都至关重要。因此，可以利用索烃宿主对这些离子的强而选择性结合，从环境样品中提取和回收这些离子。

此外，正如测量血液样本中的钠离子、氯离子和其他电解质可以作为血压监测和一般健康的常规测试一样，选择性识别和结合离子和矿物质的新技术将有助于诊断和治疗目的。

欧阳教授表示：“这项研究表明，索烃是一种具有多功能结构、可切换特性和客体结合行为的强效分子受体的有效候选者。”

在未来计划方面，欧阳教授及其团队正在开发更为复杂的索烃主体，以同时结合多种阳离子、阴离子和离子对。

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