日本東京工業大學理學院化學系的山科雅裕助教、豐田真司教授，以及研究生澤中佑太（研究時）、助教大津博義（研究時）組成的研究小組利用電腦病毒的構建原理，成功透過分段集結分子鉗狀有機分子開發出了構築巨大人工分子的獨自技術。
圖1 （a）研究小組開發的分子鉗分子1的化學結構。（b）分子鉗分子的變形圖和4種相輔作用部位。（c）分子鉗分子的靜電位圖。可以看出，蒽和氧原子附近爲電子豐富（紅色），分子鉗支點部位電子不足（藍色）。（供圖：© Nature Communications)
稀有金屬常被用作各種分子合成的觸媒等，但近年來價格飛漲，從保存稀缺資源的角度來看，開發非稀有金屬的分子合成方法也具有重要的社會意義。研究小組着眼於人類免疫不全症病毒（HIV-1）的構築原理——自互補性，利用端部具有蒽（三個苯環直線連結的化合物，具有螢光發光性）的分子鉗分子的自發聚集，高選擇性地構築出了環狀集合體。
這種環狀集合體具有從未發現過的約2nm的圓柱狀結構，由6個分子鉗分子反復「鉗・合」形成。環狀集合體體顯示出強烈的藍色螢光以及高機械性和熱穩定性。此外還發現，在酸性條件下，18個環狀集合體（換算成基本構成部件的分子鉗分子爲108個）聚集在一起，構建出與電腦病毒相同的具有巨大内部空間的約7nm的球狀集合體。
圖2.環狀六聚體的X射線晶體結構分析結果及π相輔作用和氫鍵的視覺化圖。綠色和藍色交替顯示相輔作用的分子鉗分子1。（供圖：© Nature Communications)
山科助教表示：「今後，我們想在擁有巨大空間的球狀集合活體內部導入多個有機分子和生物關聯分子，開發將孤立空間與光結合的特異反應。另外，在此次開發的環狀集合活體內，分子鉗分子端部的光功能性分子（本次爲蒽）精密地排列爲環狀。也就是說，這種結構可能會成爲人工光合作用中的光捕集天線型分子，我們預定推進有關其性能的調查。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Nature Communications
論文：A Self-complementary Macrocycle by a Dual Interaction System
DOI：10.1038/s41467-022-33357-y
