二级分子马达的 tert-丁基和氟化 tert-丁基取代基调控
化学物理
2025-09-19 v1
摘要
本文通过理论计算估计了修饰旋转部位的取代基对五个第二代分子马达影响。通过采用密度泛函理论获取的能量和原子力，运用谐波过渡态理论计算限制速率步骤（即热力学螺旋翻转）以及竞争逆向转换的旋转速度。首先，将构成中心的甲基取代为 tert-丁基（tBu）取代基，发现旋转速度因介导态寿命降低而增加。对于其中两个马达，可与实验测量进行比较，计算得到的半衰期与实验测量值非常吻合。其次，研究用氟原子取代 tBu 基中九个氢原子的效果，结果发现旋转速率进一步提高，而分子结构几乎不受影响。计算了两种稳定态和介导态的激发波长，结果显示 tBu 取代基可使吸收峰分离度增加，即使采用氟化 tBu 取代基亦可实现更大的提升，最高可达 40 nm。上述发现为开发符合特定应用需求的旋转速度的最佳分子马达提供了设计策略。
引用
@article{arxiv.2509.14572,
title = {Tuning Molecular Motors with Tert-Butyl and Fluorinated Tert-Butyl Groups},
author = {Ivan Tambovtsev and Hannes Jónsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.14572},
year = {2025}
}