HONG KONG SAR – Media OutReach Newswire – Dalam kehidupan sehari-hari, barang-barang seperti rantai logam, borgol, dan gantungan kunci terbuat dari cincin logam kuat yang saling bertautan erat satu sama lain. Struktur yang saling bertautan ini menjadikan benda-benda tersebut kuat dan fleksibel, sehingga memungkinkan benda-benda tersebut menjalankan fungsinya masing-masing.

Keterangan Foto: “Perputaran 180 derajat” dari siklus makro yang saling bertautan memungkinkan molekul catenan untuk secara selektif beralih antara dua mode pengikatan dengan ion tembaga atau ion sulfat. Gambar diadaptasi dari Nature Communications.

Dalam dunia molekuler, rantai molekul yang terdiri dari cincin molekul berukuran nanometer yang saling bertautan disebut catenane dan sering digunakan untuk mengembangkan saklar molekuler dan mesin molekuler. Namun, tidak mudah untuk mensintesis catenane, dan penelitian para ilmuwan saat ini mengenai penerapannya masih terbatas.

Baru-baru ini, Profesor Ho Yu AU-YEUNG dari Departemen Kimia di Universitas Hong Kong (HKU) dan tim penelitinya berhasil mensintesis catenan yang terdiri dari dua cincin molekul yang saling bertautan yang dapat berputar bebas, dan membuktikan bahwa catenan dapat berinteraksi secara selektif dengan Ion tembaga (I) atau anion sulfat digabungkan secara efisien. Penemuan ini memiliki implikasi penting untuk memantau ion-ion spesifik ini dalam sampel lingkungan atau biologis.

Karena muatan yang sejenis akan tolak-menolak dan muatan yang berlawanan akan tarik menarik, tempat pengikatan yang menarik kation bermuatan positif biasanya akan menolak anion yang bermuatan negatif, sehingga mencegah pengikatan efektif, dan sebaliknya. Oleh karena itu, seringkali sangat sulit merancang molekul inang yang memiliki kemampuan mengikat ion positif dan negatif.

Tim Profesor Ho Yu AU-YEUNG dengan cerdik memasang gugus bipiridin yang dapat mengikat ion positif dan gugus urea yang dapat mengikat ion negatif pada kedua cincin catenan, sehingga catenan dapat melewati dua cincin. Rotasi fleksibel cincin dapat menyesuaikan posisi relatif pengikatan ini dengan tepat situs, sehingga dapat bergabung dengan ion positif tembaga dan ion negatif sulfat. Peralihan konformasi yang dikendalikan oleh ion-ion berbeda menjadikan molekul catenan seperti bunglon, mampu mengubah penampilannya untuk beradaptasi dengan lingkungan yang berbeda. Hasil penelitiannya baru-baru ini dipublikasikan di jurnal ilmiah terkenal Nature Communications.

Selain dampaknya yang penting terhadap industri dan lingkungan, ion tembaga dan ion sulfat juga penting bagi pertumbuhan dan perkembangan hewan dan tumbuhan. Jadi, seperti halnya pengukuran natrium, klorida, dan elektrolit lain dalam sampel darah dapat digunakan untuk memantau tekanan darah dan melakukan pemeriksaan kesehatan rutin, molekul catenan diharapkan dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan mendeteksi kedua ion tersebut dalam sampel biologis, serta untuk mengembangkan teknologi diagnostik dan deteksi terkait.

“Hasil penelitian ini menunjukkan potensi besar catenane dalam aplikasi pengenalan molekul. Ia memiliki struktur variabel, sifat merdu dan kemampuan pengikatan tamu yang sesuai, sehingga diharapkan menjadi digunakan dalam aplikasi teknologi tinggi. Penelitian dan pengembangan sensor molekuler kinerja. Berbicara tentang rencana penelitian di masa depan, Profesor Au-Yeung mengatakan bahwa dia dan timnya sedang merancang dan mensintesis molekul catenan yang lebih kompleks untuk mencapai kombinasi efisien dari beberapa ion positif, ion negatif dan pasangan ion secara bersamaan.

Tentang makalah penelitian ini

Judul jurnal: ‘Peralihan mekanostereokimia dinamis dari [2] catenane yang fleksibel secara ko-konformasi yang dikendalikan oleh tamu ionik tertentu’ (Nature Communications, 2024).

Makalah jurnal dapat diakses dari tautan berikut: https://t.ly/FZzte

Mr Yueliang YAO dari kelompok Profesor Au-Yeung di HKU Chemistry adalah penulis pertama dari makalah ini. Peneliti lain yang berafiliasi dengan HKU, termasuk Dr Yuen Cheong TSE, Dr Samuel Kin-Man LAI, Dr Yixiang SHI, Dr Kam-Hung LOW juga berkontribusi besar dalam penelitian ini.

Penelitian ini didukung oleh Skema Pendanaan CAS-Croucher untuk Laboratorium Bersama, Dana Penelitian Kolaboratif dan Dana Penelitian Umum dari Dewan Hibah Penelitian Hong Kong.

Pengantar Profesor Ho Yu AU-YEUNG

Profesor Ho Yu AU-YEUNG adalah seorang Profesor Madya di Departemen Kimia di HKU. Beliau lulus dari The Chinese University of Hong Kong, dan memperoleh gelar PhD dari University of Cambridge. Beliau telah menerima Croucher Innovation Award (2016), Graeme Hanson Early Career Researcher Award (2016), Thieme Chemistry journals Award (2016), Asian Core Program Lectureship Award (Taiwan, 2018), dan HKU Outstanding Young Researcher Award (2020), dan merupakan anggota Dewan Penasihat Awal Karir perdana Chemical Review (2020-2021). Sejak tahun 2020, ia menjabat sebagai anggota komite Komite Kimiawan Muda Masyarakat Kimia Cina.

Kelompok penelitiannya berfokus pada kimia molekul yang saling bertautan secara mekanis, termasuk sintesis [n] catenanes orde tinggi, isomerisme, dinamika molekul yang saling bertautan secara mekanis, serta aplikasinya dalam kimia koordinasi, pengenalan inang-tamu, katalisis, dan material. Hasil penelitian kelompok ini telah dipublikasikan di jurnal ilmiah terkemuka, termasuk Nature Communications, Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie, Chemical Science, dll.

Informasi lebih lanjut mengenai kelompok penelitian Profesor Ho Yu Au-Yeung dapat ditemukan di https://chemistry.hku.hk/staff/hoyuay/index.html

Unduh gambar dan keterangan: https://www.scifac.hku.hk/press