Ученые создали нанотрубки, которые способны обратимо изменять свой диаметр в зависимости от температуры среды. Работа опубликована в журнале Science, кратко о ней пишет Phys.org.
Микроскопическое устройство состоит из изогнутых под тупым углом ароматических молекул. В растворе они самопроизвольно собираются в полую нанотрубку с внутренним диаметром в 4 нанометра. В составе нанотрубки молекулы удерживаются при помощи нековалентных связей.
Подвижность нанотрубки обеспечивается центральным атомом азота. Обычно в растворе он связывает молекулу воды, и это обеспечивает большой угол изгиба молекулы. При нагревании свыше 60 градусов Цельсия связь разрушается, и угол между "рукавами" молекулы становится более острым. В результате нанотрубка сжимается - уменьшается ее внутренняя полость. Происходит это достаточно резко, так как сжимание одной молекулы стимулирует диссоциацию воды у других.
Сужение и расширение происходит без разрушения ковалентных химических связей, поэтому может осуществляться неограниченное количество раз.
Ученые показали, что нанотрубки можно использовать в качестве контейнеров для контролируемого высвобождения различных веществ. Для иллюстрации возможностей метода ученые помещали в них фуллерен - шарообразное соединение углерода C60. Сначала фуллерен и нанотрубки смешивали в одном растворе, выделяли полученные комплексы, а затем переводили их в новый раствор. Сжимание трубки при повышении температуры позволяло вытолкнуть фуллерен в раствор только в нужный момент.
Ранее подобные устройства-наноконтейнеры конструировали, например, используя метод ДНК-оригами. С помощью переплетения нитей нуклеиновой кислоты ученые создавали контейнер, способный вместить нужное лекарство. Затем его закрывали, а отпереть контейнер можно было, добавив в раствор олигонуклеотидный ключ.