Misteri rodanano terbesar terpecahkan

Para peneliti di Inggris dan Jerman telah menyingkap mekanisme dibalik bagaimana salah satu dari struktur bahan kimiawi paling hebat menyusun dengan sendirinya, suatu molekul roda terbesar terbuat dari molybdenum oksida, secara spontan memproduksi dengan sendirinya. Temuan ini kelihatnnya mempunyai implikasi yang penting dalam memanupulasi rekasi perakitan dengan sendirinya dan melengkapi cara baru untuk menciptakan arsitektur molekular yang berguna.
Sekitar 15 tahun yang lalu Achim Müller dan para koleganya pada Universitas Bielefeld di Jerman menunjukkan bahwa suatu campuran sederhana sodium molybdate, air dan agen pengurang pada pH rendah secara spontan membentuk roda molekular molybdenum oksida yang berbentuk donat. Hampir 4nm diseberangnya ada lebih dari sebuah jarak yang besar ketimbang struktur yang terlihat sebelumnya, dan menunjukkan kelas molekul yang unik dengan banyak potensi aplikasi bagi materi dan ilmu nano. Bagaimanapun, mekanisme dari perakitan dengan sendirinya tetap tidak diketahui.
Sekarang ini, Lee Cronin dari Universitas Glasgow di Inggris dan para koleganya telah mengungkap misteri ini dengan menyelesaikan reaksi tersebut di ruang aliran. Di sini reactant dimasukkan kedalam ruang dibawah aliran yang. Penambahan yang konstan dari reactant pada titik masuk menyusun kondisi yang stabil, memungkinkan produksi reaksi awal untuk mengakumulasi dekat dengan titik masuk. Pada bagian ruangan ini opara peneliti melihat kristal yang mengendap dari larutan. Kristalografi sinar X menunjukkan bahwa kristal – kristal tersebut berbentuk cakram datar yang meliputi 186 atom molybdenum, sesudah itu menunjukkan meliputi 36-Mo inti pusat yang berisi didalam 150-Mo lubang roda.
Saat roda tersusun, penambahan delapan elektron meningkatkan tolakan antara cincin dan template, menyebabkan kumpulan 36-Mo dilepaskan
‘Roda archtypal molybdenum mempunyai muatan negatif yang besar – ini merupakan 28 elektron yang direduksi,’ kata Cronin. ‘Dimana kita menentukan bahwa roda – roda molekular berdiri pada sistem aliran merupakan 20 elektron yang direduksi. Kita mereduksi ini lebih lanjut dan atas keterkejutan kami melihat ada dua set krsital baru yang terbentuk – satu set menjadi roda molybdenum ‘kosong’ dan set yang lainnya terdiri dari kumpulan 36 Mo.’
Ini kelihatannya bahwa kumpulan 36-Mo berperan sebagai suatu template disekitar gabungan molybdenum kedalam suatu cincin dan dua unit atomik dipegang bersama – sama oleh ion – ion sodium dan ikatan hidrogen. Dibawah kondisi yang berkurang, tolakan elektrostatis pada akhirnya mencapai titik dimana pusat roda tersebut dikeluarkan: kumpulan terkecil berperan sebagai template tamu sementara yang membentuk suatu tuan rumah dan kemudian meninggalkannya.
Pendekatan ini membuktikan kegunaan dalam membuka sistem lain perakitan dengan sendirinya, yakin Cronin. ‘Apa yang telah kita perlihatkan adalah dengan jalur reaksi yang rumit ini yang memproduksi arsitektuur molekular yang tak biasa, kita dapat menjebak lanjutan dan memelajari bagaimana untuk memulai memanupulasi sistem yang diketahui dan mendesain yang baru lagi.’
John Errington, seorang ahli dalam nanostruktur metal oksida pada Universitas Newcastle di Inggris, mengatakan bahwa implikasi pekerjaan baru ini sangatlah besar. ‘Kemampuan untuk mengarahkan struktur nanoskala yang diperoleh dari campuran dinamis secara konstitusional dari blok pembangun molekular metal oksida telah menjadi tantangan terbesar sejak Müller dan rekan kerjanya pertama kali mengungkap asal muasal bentuk “cincin besar” yang hebat mengurangi larutan molybdate,’ kata Errington. ‘Penggunaan yang cemerlang dari aliran ilmu kimiawi ini kelihatannya menyediakan dasar bagi strategi umum sintetis yang akan memperluas wawasan lebih lanjut bagi area yang menarik dalam ilmu kimiawi.’