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化学：動的な超分子変形立方体
Nature 637, 8045 doi: 10.1038/s41586-024-08266-3
ウイルスカプシドやフェリチンなどの生物学的な球状カプセルの超構造と特性を模倣することによって、生物系におけるキラル集合体や機能的役割を理解するための実現可能な手段が得られる。しかし、生物学的カプセルに似た機械的特性やゲスト結合性を有する人工多面体を集合化により立体特異的に形成させることは、依然として大変な難題である。今回我々は、144の弱いC–H水素結合で一体化された12個のらせん状マクロ環を集合させて、動的な超分子変形（ねじれ）立方体を立体特異的に形成させたことを報告する。この鏡像異性体的に純粋な変形立方体は、外径が5.1 nmで、2712個の原子と容積6215 Å3のキラルな空洞を含んでいる。ジアステレオ選択的結晶化によって効率化された階層的キラリティー転写（hierarchical chirality transfer）プロトコルによって、集合化による左手系（left-handed）および右手系（right-handed）変形立方体の立体特異的形成が実現された。この変形立方体は、可逆的フォトクロミック挙動に加えて、結晶状態において光制御可能な弾性および硬度を示す。また、多くのゲスト小分子を同時に収容し、2種類のゲスト分子を別々に、骨格中の特異的に異なる区画内に封入することができる。今回の研究は、人工超分子集合体の範囲を拡大して、球状生体マクロ分子のキラル超構造、動的特徴、結合特性を模倣するとともに、光制御可能な機械的特性を有する結晶材料を構築するプロトコルを確立するものである。
