日本东京工业大学理学院化学系的山科雅裕助教、丰田真司教授，以及研究生泽中佑太（研究时）、助教大津博义（研究时）组成的研究小组利用病毒的构建原理，成功通过分段集结分子钳状有机分子开发出了构筑巨大人工分子的独自技术。
图1 （a）研究小组开发的分子钳分子1的化学结构。（b）分子钳分子的变形图和4种相互作用部位。（c）分子钳分子的静电势图。可以看出，蒽和氧原子附近为电子丰富（红色），分子钳支点部位电子不足（蓝色）。（供图：© Nature Communications)
稀有金属常被用作各种分子合成的催化剂等，但近年来价格飞涨，从保护稀缺资源的角度来看，开发非稀有金属的分子合成方法也具有重要的社会意义。研究小组着眼于人类免疫缺陷病毒（HIV-1）的构筑原理——自互补性，利用端部具有蒽（三个苯环直线连结的化合物，具有荧光发光性）的分子钳分子的自发聚集，高选择性地构筑出了环状集合体。
这种环状集合体具有从未发现过的约2nm的圆柱状结构，由6个分子钳分子反复“钳・合”形成。环状集合体体显示出强烈的蓝色荧光以及高机械性和热稳定性。此外还发现，在酸性条件下，18个环状集合体（换算成基本构成部件的分子钳分子为108个）聚集在一起，构建出与病毒相同的具有巨大内部空间的约7nm的球状集合体。
图2.环状六聚体的X射线晶体结构分析结果及π相互作用和氢键的可视化图。绿色和蓝色交替显示相互作用的分子钳分子1。（供图：© Nature Communications)
山科助教表示：“今后，我们想在拥有巨大空间的球状集合体内部导入多个有机分子和生物关联分子，开发将孤立空间与光结合的特异反应。另外，在此次开发的环状集合体内，分子钳分子端部的光功能性分子（本次为蒽）精密地排列为环状。也就是说，这种结构可能会成为人工光合作用中的光捕集天线型分子，我们预定推进有关其性能的调查。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Nature Communications
论文：A Self-complementary Macrocycle by a Dual Interaction System
DOI：10.1038/s41467-022-33357-y
