Итальянские и бельгийские ученые изучили процесс
самопроизвольного образования мицеллярных наноструктур, возникающих в
результате комплементарного взаимодействия сайтов сложных органических
молекул
Супрамолекулярные комплексы, существующие благодаря принципу комплементарности (взаимного структурного дополнения) и образованию водородных связей
(нековалентных электростатических взаимодействий между атомами водорода
и атомами с высокой электроотрицательностью), чрезвычайно
распространены в природе благодаря свойствам таких комплексов
«подстраиваться» под природу растворителя.
Самосборка сложных органических молекул в внутри функционального
наноструктурированного материала важна в таких технологических
приложениях как электроника и медицина. Направленное и
пространственно-ориентированное расположение молекул, возникающее в
результате образования водородных связей дает возможность
конструирования супрамолекулярных структур с заданными свойствами,
способных к перегруппировкам и контролируемому образованию органических
наночастиц.
Водородные связи влияют на размер и форму образующихся наночастиц.
Кроме того, при комплементарном взаимодействии между молекулами
наночастицы представляют собой самопроизвольно образуюющиеся агрегаты с
одинаковой морфологией, нередко имеющей форму пузырьков. Когда в
образующихся с помощью водородных связей молекулярных комплексах есть
фрагменты, не схожие по свойствам с растворителем, то такие фрагменты
самопроизвольно ориентируются внутрь и шарообразная структура
получается двуслойной; этот тип структур называется мицелла.
Образование и морфологию мицелл, образующихся из органических
хромофорных молекул ученые зарегистрировали с помощью сканирующей
электронной и атомно-силовой микроскопии.
 Хромофорные
органические молекулы, имеющие ацетиленовые фрагменты (тройные связи
между атомами углерода) самопроизвольно ориентируются относительно друг
друга таким образом, чтобы в результате комплементарного взаимодействия
с помощью водородных связей между урацильным и
2,6-ди(ацетиламино)пиридильным фрагментами образовались комлексы,
огранизующиеся в одинаковые наночастицы.
Ученые определили, что процессом наноагрегации можно управлять с
помощью изменения температуры; так, при определенных условиях пузырьки
распадаются на исходные свободные молекулы, что дает возможность
говорить об еще одном принципе управляемого высвобождения молекул, в
частности, в терапевтическом приложении.
«Главной задачей этой работы, – рассказывает один из руководителей
исследования, Никола Армароли (Nicola Armaroli) из Института
органического синтеза и фотохимии (CNR-ISOF, Болонья, Италия), – было
создание своего рода библиотеки всевозможных наноконструкций, которые
могли бы иметь потенциальное значение для применения в оптоэлектронных
устройствах, биологическом картировании или же в транспорте
лекарственных компонентов.
Вместе с тем Армароли признает, что одной из самых серьезных
сложностей в достижении значимых результатов в создании
самособирающихся наноструктур является разработка наночастиц с
заданными свойствами, в которых бы оставались неизменными ключевые
особенности исходных молекул, такие как химическая стабильность и
фотолюминесцентные свойства.
Мария Костюкова | 
