超分子化学

超分子化学是域化学关于一个组成化学系统离散数量的分子。假设系统的电子耦合强度相对于组件的能量参数而言较小，则负责系统空间组织的力的强度范围从分子间的弱力，静电荷或氢键到强共价键。传统化学集中于共价键，而超分子化学则研究分子之间较弱且可逆的非共价相互作用。这些力包括氢键、金属配位、疏水力、范德华力、π-π相互作用和静电效应。

超分子化学提出的重要概念包括分子自组装、分子折叠、分子识别、客体化学、机械连锁分子结构和动态共价化学。非共价相互作用的研究对于理解许多依赖于这些力的结构和功能的生物过程至关重要。生物系统通常是超分子研究的灵感。

超分子系统很少是根据xxx原理设计的。相反，化学家拥有一系列经过充分研究的结构和功能构建块，他们可以用来构建更大的功能体系结构。其中许多作为相似单元的整体存在，可以从中选择具有确切所需特性的类似物。

超分子化学已发现了许多应用，特别是分子自组装过程已应用于新材料的开发。大结构可以使用自下而上的合成方法轻松访问，因为它们由小分子组成，需要较少的合成步骤。因此，大多数自下而上的纳米技术方法都是基于超分子化学。许多智能材料基于分子识别。

超分子化学的一个主要应用是对催化剂和催化的设计和理解。非共价相互作用在催化中非常重要，它将反应物结合成适合于反应的构象并降低反应的过渡态能。模板指导的合成是超分子催化的特例。诸如胶束，树枝状大分子和空洞体等封装系统也用于催化作用，以产生适合于反应（或反应步骤）进行的微环境，这种环境无法在宏观上使用。

基于超分子化学的设计已在功能性生物材料和治疗剂的产生中获得了众多应用。超分子生物材料提供了许多具有可调的机械，化学和生物学特性的模块化和通用平台。这些包括基于肽的超分子组装，宿主-客体大环，高亲和力氢键和金属-配体相互作用的系统。

超分子方法已被广泛用于创建人工离子通道，用于将钠离子和钾离子转运进细胞或从细胞转运出来。

通过了解药物结合位点的相互作用，超分子化学对于新药物治疗的发展也很重要。由于提供包封和靶向释放机制的超分子化学，药物递送领域也取得了重要进展。此外，超分子系统已被设计为破坏对细胞功能至关重要的蛋白质间相互作用。

超分子化学已被用于证明分子尺度上的计算功能。在许多情况下，在这些组件中使用了光子或化学信号，但是超分子信号转导设备也显示了这些单元的电接口。数据存储已被使用来实现分子开关用的光致变色和光致异构单元，通过电致变色和氧化还原 -switchable单元，甚至通过分子运动。合成分子逻辑门已在概念上得到证明。通过半合成，甚至可以进行全面的计算DNA计算机。