Dalam ikatan mekanis, dua molekul disatukan, tetapi tidak ada ikatan kimia di antara mereka, tetapi mereka saling bertautan secara mekanis. Kami menemukan contoh jenis ikatan ini dalam catenanes dan rotaxane.
Meskipun tidak ada ikatan kimia yang sebenarnya, kedua komponen ikatan mekanik tersebut terkait erat, sehingga tidak mungkin untuk memisahkannya tanpa memutuskan ikatan kovalen lainnya. Ini membuat molekul yang terbentuk menjadi molekul sejati dan bukan contoh supramolekul, seperti dalam kasus lain.
Jenis molekul ini telah diselidiki dan disintesis di bidang nanoteknologi sejak tahun 1960, tetapi baru dalam beberapa tahun terakhir kemungkinan aplikasi mereka sebagai mesin molekuler telah dipertimbangkan.
Produksi motor molekuler dari catenanes dan rotaxane telah diilhami oleh studi tentang kontraksi otot. Dalam sel jaringan otot, filamen yang disebut miosin dikelilingi oleh filamen aktin. Kontraksi otot terjadi ketika filamen aktin menggantikan filamen miosin, berkat energi yang disediakan oleh ATP.
Demikian pula, telah dicapai melalui molekul yang disebut polipirol, untuk membengkokkan polimer padat ke satu sisi atau yang lain, tergantung pada arah arus listrik yang diterapkan.
Kegunaan potensial yang sangat menarik dari struktur seperti catenanes dan rotaxane akan berada di bidang komputasi. Mobilitas molekul-molekul ini membuat mereka memiliki kemungkinan aplikasi sebagai sakelar, misalnya. Selain itu, kemungkinan pembuatan microchip, di mana rotaxanes akan bertindak sebagai transistor , telah dipelajari.
Penelitian di bidang ini terus berlanjut, dan masih terlalu dini untuk mengevaluasi efektivitas penerapan molekul-molekul ini di bidang mikroteknologi.
Catenano.
Katenan adalah molekul yang terdiri dari dua atau lebih cincin yang saling terkait, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dalam kasus jalinan beberapa cincin, struktur akan berbentuk rantai, setiap makrosiklus menjadi penghubungnya.
Cincin bisa berbeda atau sama. Jika mereka sama, kita berada di hadapan catenan homosiklik, jika berbeda itu adalah catenan heterosiklik.
Angka dalam kurung lurus menunjukkan jumlah cincin yang menyusun makromolekul.
Catenanes adalah isomer topologi dari cincin yang menyusunnya, karena meskipun kita memutar cincin dan menundukkannya pada gaya yang berbeda, tidak mungkin untuk memisahkannya tanpa merusak salah satu dari dua cincin yang saling bertautan.
Rotaxanes
Rotaxanes terdiri dari satu atau lebih cincin yang dilalui oleh struktur linier, yang pada setiap ujungnya memiliki molekul besar yang terpasang yang memenuhi fungsi mencegah cincin terlepas.
Rotaxanes bukanlah isomer topologi dari komponen-komponennya yang terpisah, karena jika kita memperbesar cincin secara tak terhingga (ini hanya mungkin dari sudut pandang matematis, tidak mungkin melakukannya secara fisik), adalah mungkin untuk membebaskan cincin, menghapusnya dari struktur di mana mereka dihubungkan, karena diameternya akan lebih besar daripada molekul di ujung struktur linier, bertindak sebagai penghenti.
Pada awalnya sintesis molekul-molekul ini sulit, karena hanya interaksi asam-basa dan gaya antarmolekul yang digunakan untuk mengarahkan reaksi. Di sisi lain, saat ini proses interfiksasi catenanes dan rotaxane lebih sederhana; sintesis didorong oleh reaksi yang mencakup logam seperti tembaga. Strategi yang umum adalah menutup fragmen asiklik dengan reaksi substitusi. Kemudian logam dipisahkan dengan cara pembentukan garam yang tidak larut, memperoleh catenan bebas.