Bij supramoleculaire zelfassemblage speelt de keuze van het oplosmiddel eenveel grotere rol dan gedacht. In het meest extreme geval bepaalt dit of je linkse of rechtse spiralen krijgt, schrijven Eindhovense onderzoekers in een ‘hot article’ op de website van Chemical Communications.

Mogelijk komt dit doordat sommige oplosmiddelen gedeeltelijk worden opgenomen in de supramoleculaire structuur of er in elk geval heel dicht omheen gaan zitten. Zo’n effect zou vergelijkbaar zijn met de rol die watermoleculen spelen bij het vouwproces van eiwitketens, opperen Jeffrey Everts, Anja Palmans, Bert Meijer en collega’s in het artikel.

Ze hebben het uitgeprobeerd met benzeen-1,3,5-tricarboxamides als modelstof. Zulke moleculen hebben de vorm van een driepuntige ster. Normaal gesproken zijn ze symmetrisch en kunnen ze net zo gemakkelijk een links- als een rechtsdraaiende stapel vormen. Maar als je op een paar strategische plekken een waterstofkern vervangt door deuterium, bouw je net genoeg chiraliteit in om een voorkeur te kweken voor één van de twee mogelijkheden.

Voor zowel de links- als de rechtsdraaiende spiraal geldt bovendien dat de moleculen ten opzichte van elkaar twee verschillende hoekverdraaiingen kunnen vertonen. Bij spectrometrische analyse uit zich dat in het zogeheten Cotton-effect.

In totaal zijn dus 4 verschillende spiraalvormen mogelijk. Volgens de Eindhovenaren zijn die normaal gesproken ook allevier aanwezig, en met elkaar in evenwicht. En waar dat evenwicht precies ligt, blijkt vooral af te hangen van twee factoren: de temperatuur en het oplosmiddel.

Is dat oplosmiddel een lineair alkaan (de onderzoekers gebruikten heptaan), dan overheerst één draairichting van de spiralen. Maar neem je oplosmiddelmoleculen die korter en breder zijn (in dit geval methylcyclohexaan) dan valt die voorkeur voor één draairichting vrijwel weg.

De onderzoekers vermoeden dat de slanke heptaanmoleculen actief participeren in het zelfassemblageproces, en daarbij het deuterium helpen om een zekere chirale voorkeur aan het systeem op te dringen. Methylcyclohexaan daarentegen komt er letterlijk niet tussen.

Het artikel heeft een hoog speculatief gehalte: het is onmogelijk om de spiralen daadwerkelijk te zien, en alle conclusies zijn gebaseerd op lichtverstrooiingseffecten die met de verschillende conformaties worden geassocieerd.

Dàt de oplosmiddelkeuze een belangrijk effect heeft op het verloop van dit soort experimenten, staat vanaf nu echter als een paal boven water.

bron: TU/e, ChemComm