Supramolekülen

Supramoleküle sind chemische Aggregate, die aus einer diskreten Anzahl von Molekülen bestehen, die durch nicht-kovalente Wechselwirkungen, wie Wasserstoffbrückenbindungen, Van-der-Waals-Kräfte, π-π-Wechselwirkungen und hydrophobe Effekte, zusammengehalten werden. Diese Wechselwirkungen sind schwächer als die kovalenten Bindungen, die Moleküle im Inneren bilden, aber in ihrer Gesamtheit sind sie stark genug, um stabile Strukturen zu bilden.

Die Erforschung von Supramolekülen ist ein interdisziplinäres Feld, das Chemie, Physik, Biologie und Materialwissenschaften umfasst. Der Fokus liegt auf dem Verständnis und der Nutzung der Selbstorganisation von Molekülen zu größeren, geordneten Strukturen. Dies kann durch die Wahl geeigneter molekularer Bausteine mit spezifischen Erkennungsmerkmalen gesteuert werden.

Typische Beispiele für supramolekulare Architekturen sindclusion complexes, where one molecule is trapped inside the cavity of another, such as cyclodextrins forming complexes with various guest molecules. Other examples include molecular capsules, cages, and rotaxanes and catenanes, which are mechanically interlocked molecular architectures.

Supramolekulare Chemie hat weitreichende Anwendungen. Sie spielt eine entscheidende Rolle in der Natur, beispielsweise bei der DNA-Doppelhelix oder der Funktion von Proteinen, die auf supramolekularen Prinzipien beruhen. In der synthetischen Chemie werden supramolekulare Ansätze genutzt, um neue Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu entwickeln, darunter Sensoren, Katalysatoren, Arzneimitteltransportsysteme und molekulare Maschinen. Das Verständnis der Prinzipien der Selbstorganisation ermöglicht die Konstruktion komplexer funktioneller Systeme auf molekularer Ebene.