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Comptes Rendus

Coordination chemistry under confined conditions: a simplified illustrative view
Comptes Rendus. Chimie, Volume 8 (2005) no. 1, pp. 47-56.

Abstracts

Spherical-shaped polyoxomolybdate structures can be synthesized/designed so that they behave as an artificial cell/nano-chromatograph (AC/NC) towards a wide range of (counter-)cations, e.g., ammonium, sodium, rubidium, caesium, calcium, cadmium, nickel, cerium and praseodymium. After formal identification of eight related basic molecular processes, their interplay is categorized tentatively with reference to three parameters: the structure of the respective molecular holes/pores exposed to the solution, the size/ionic radii of the (counter-)cations of the AC/NC, and the lability of the cations’ water hydration shell. It is proposed that there is the option to use the AC/NCs to study, e.g., the complexation behaviour of cations under confined conditions with the possibility to mimic cation transport through biological ion channels, but also to get general information about transport processes through molecular pores. The intrinsic properties of the AC/NCs, which can be even synthesized on a (kilo)gram scale, are also thought to open a new era in the study of water structures that may be formed at the nanometre scale in the presence or absence of electrolytes. .

Approche illustrative et simplifiée d’une chimie de coordination en milieu confiné. Des structures de forme sphérique basées sur des polyoxomolybdates peuvent être conçues et synthétisées de manière à se comporter comme des cellules artificielles, voire comme des nano-chromatographes (AC/NCs), vis-à-vis d’une large gamme de contre-cations tels que : ammonium, sodium, rubidium, césium, calcium, cadmium, nickel, cérium et praséodyme. Après identification formelle de huit processus moléculaires de base, les observations expérimentales peuvent être interprétées de manière satisfaisante au moyen de trois paramètres : structure des pores ou trous moléculaires exposés à la solution, taille ou rayon ionique des contre-cations associés aux AC/NCs et labilité de la première couche d’hydratation de ces cations. Il est proposé d’utiliser ces AC/NCs non seulement pour l’étude de la complexation de cations en milieu confiné (mimant ainsi le transport d’ions à travers les canaux des membranes cellulaires), mais aussi pour obtenir, d’une manière plus générale, des informations précieuses sur les processus de transport à travers des pores de taille moléculaires. Les propriétés intrinsèques de ces AC/NCs qui peuvent être aisément obtenus à l’échelle du (kilo)gramme ouvrent aussi de nouvelles perspectives dans l’étude de la structure de l’eau à l’échelle nanométrique en présence ou en absence d’électrolytes. .

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Published online:
DOI: 10.1016/j.crci.2004.11.002
Keywords: Nanocapsules, Polyoxomolybdates, Artificial cells, Nano-chromatographs, Ionic radii, Aqua-ions lability, Molecular channels, Water structure
Mots-clés : Nanocapsules, Polyoxomolybates, Cellules artificielles, Nano-chromatographes, Rayons ioniques, Labilité des aqua-ions, Canaux moléculaires, Structure de l’eau

Achim Müller 1; Hartmut Bögge 1; Marc Henry 2

1 Lehrstuhl für anorganische Chemie I, Fakultät für Chemie der Universität, Postfach 100131, 33501 Bielefeld, Germany
2 Chimie moléculaire de l'état solide, UMR CNRS 7140, Institut Le-Bel, université Louis-Pasteur, 4, rue Blaise-Pascal, 67070 Strasbourg cedex, France
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PY  - 2005
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