Reuzentetraëder met twee hydrofobe punten (rood) en twee hydrofiele (blauw)

De nieuwste supramoleculaire kristalroosters bestaan uit tetraëdervormige moleculen met hydrofiele of hydrofobe punten naar keuze. Nuttig als simulatie van exotische kristalroosters van metaallegeringen en nog decoratief ook, blijkt uit een publicatie in Science.

Om de grote tetraëders te bouwen begin je met tetrakis (4-azidofenyl)methaan, een klein, rigide tetraëdertje. Via azide-alkyn-klikchemie zet je daar vier polyëdrische oligomere silsesquioxanen (POSS) op, dat zijn kooivormige moleculen, opgebouwd uit silicium en zuurstof, met acht plekken voor zijgroepen.

Elke POSS krijgt één alkyn voor de klikreactie, maar met de overige zeven zijgroepen kun je variëren. Om te beginnen maak je zogeheten BPOSSen, met zeven isobutylgroepen die hydrofoob zijn. Voeg je die toe aan het tetrakis (4-azidofenyl)methaan, dan suggereert de publicatie dat ze zich er keurig over verdelen; is de molverhouding bijvoorbeeld 2:1, dan krijg je alleen tetraëders met BPOSS aan twee van de vier punten.

De overige punten voorzie je daarna van een variant die VPOSS heet, met zijgroepen waar je via een ándere klikreactie (thiol-een) achteraf een hydrofiele staart kunt klikken. Je kunt dus kiezen of je tetraëders met nul, een, twee of drie VPOSS-punten maakt (vier kan ook maar dat hebben de auteurs kennelijk niet geprobeerd). Bovendien kun je de lengte van de hydrofiele staarten variëren.

Tot slot damp je het oplosmiddel er uit en kijkt hoe de tetraëders zich stapelen, met zo veel mogelijk hydrofiel naast hydrofiel en hydrofoob naast hydrofoob.

De auteurs hebben zo on der meer al een zogeheten Frank-Kasper A15-rooster nagemaakt, een kristalvorm die tegen de quasikristallen aan hikt.

bron: University of Akron, Ohio