Supramolekulaari

Supramolekulaari kemia, eli supramolekulaarinen kemia, tutkii, miten molekyylit voivat muodostaa suurempia rakenteita ei-kovalenttien vuorovaikutusten avulla. Ala keskittyy siihen, kuinka pienemmät molekyylit, ionit tai molekyylien osaset järjestäytyvät dynaamisesti ja palautuvasti. Tällaisia vuorovaikutuksia ovat vetysidokset, van der Waals -voimat, ionisidokset, π–π vuorovaikutukset sekä koordinaatio- ja hydrofobiset vuorovaikutukset. Näiden avulla voidaan suunnitella itsekoostuvia järjestelmiä, joissa rakennuspalikat asettuvat tarkoituksenmukaisesti ilman pysyviä kovalenttisia sidoksia.

Keskeisiä käsitteitä ovat itsekoostuminen, molekyylitunnistus isäntä-vieras -mallissa ja dynaamiset rakennelmat, joiden muodostuminen ja purkaminen voidaan säädellä olosuhteiden mukaan.

Esimerkkejä ovat isäntä-vieras -järjestelmät, DNA-pohjaiset supramolekulaari rakenteet sekä metallin koordinaatiorakenteet kuten MOF-verkot. Myös koordinaatioverkot ja molekyyliset koneet ovat tärkeitä tutkimusalueita. DNA origami toimii esimerkkinä suuremman mittakaavan, ohjelmoidun itse rakentamisen mahdollistamisesta.

Sovellukset kattavat sensorit, lääkeaineiden kohdentamisen, katalyysin ja uusien materiaalien suunnittelun sekä nanoteknologian sovellukset. Alaa pidetään erityisen arvokkaana kyvynsä vuoksi luoda mukautuvia, itse korjaavia ja reagoivia rakenteita.

Historian keskeisiä vaikuttajia ovat Nobel-palkitut Jean-Marie Lehn, Donald J. Cram ja Charles Pedersen, joiden työt osoittivat mahdollisuuden järjestää molekyylejä suunnitellusti ei-kovalenttisten sidosten avulla.