手性分子可以具有截然不同的功能特性，同时具有相同的化学式和几乎相同的结构。两种类型的手性分子(即所谓的对映体)的分子结构是彼此的镜像，其中一个不能叠加在另一个上，就像你的右手不能从前到后放在左边一样。虽然许多手性分子传统上被认为是固定的左手或右手分子，但众所周知，基于螺旋的手性分子能够响应环境的变化而进行切换。

现在，由金泽大学的ShigehisaAkine领导的研究人员已经证明了环境变化如何也可以加速或减缓这种手性反转过程，从而提供了一种新颖的时间可编程可切换系统。该研究发表在《科学进展》杂志上。

研究人员将研究重点放在金属隐配体(R6)-LNi3上，这是一种有机分子，其特征在于笼状分子结构中的金属原子，可以以P型或M型(右型和左型)两种可能形式之一存在。分别)(图1)。在其纯形式(R6)-LNi3中，P型与M型的优选比例为12:88。

从50:50的比例开始，分子将在一种形式和另一种形式之间翻转，并优先转向M型以满足该比例。研究人员使用核磁共振和圆二色光谱测量了这种比率的变化。然而，在笼腔中添加碱金属，这种偏好可能会改变。

通过向(R6)-LNi3溶液中添加碱金属离子，研究人员可以根据分子光谱特征的变化确认金属离子很容易与金属隐配体结合。此外，结合离子也会使优选的比率发生一定程度的变化，其速度取决于所使用的碱金属。

研究人员将不同的速率和比率归因于结合常数的差异，不仅是金属离子和分子的两种形式之间的结合常数的差异，而且还归因于分子在两者之间转变的虚拟结合常数。铯离子与P型分子之间的结合比与M型分子之间的结合强20倍以上，因此溶液最终在21小时内转变为较高比例的P型分子，P:M比例为75:25。小时。

铷离子的最终比例类似地偏向P型，但仅用了100分钟就达到了稍低的比例72:28。对于钾离子，平衡比再次较低，为68:32，但在一分钟内就达到了，比铯离子快三个数量级(图2)。研究人员将这种速度归因于与过渡分子的大虚拟键合常数。

对于较小的离子(锂离子和钠离子)，首选的分子类型实际上并没有改变，但最终的比例达到得更快。这是研究人员首次证明，通过调整分子环境可以加速或减慢这种手性反转。

研究人员总结道：“这项研究可以为新一代化学技术的按需时间可编程分子时钟的开发提供新的见解。”他们引用了未来可能的技术，即具有可控化学信息处理时间的存储设备，以及作为手性传感器，其选择性根据情况是可逆的。