Вчені з Інституту хімії Китайської Академії Наук синтезували молекулярний механічно пов'язаний комплекс, що складається з молекули-пропелера і молекули-обруча. Змінюючи pH в такій системі хімікам вдалося змусити оброщуватися обруч всередині пропелера. Робота опублікована в.
[2] (3) -катенан, синтезований хіміками, являє собою структуру, що нагадує колесо - в ньому є «обруч» і три «лопаті», з'єднані в центрі. Однак «обруч» кріпиться до «лопатьів» не ковалентно, хімічно, а механічно: він, буквально, пропущений через кільця, розташовані на їх кінцях.
Збірку з'єднання автори проводили за раніше розробленою ними технологією. На першому етапі автори синтезували центральну частину сполуки з трьох «лопатей», що завершуються кільцями краун-ефірів. Потім в розчин, що містить майбутній каркас «колеса» внесли гнучку протяжну молекулу похідного трісдібензиламонія, що містить кілька позитивно заряджених фрагментів. На атомах кисню краун-ефірів, у свою чергу, існує частковий негативний заряд, викликаний їх електроотрицательностью. В результаті електростатичної взаємодії за 12 годин перемішування відбулося утворення ротаксана (лінійної молекули, на яку «нанизані» циклічні) - протяжна молекула виявилася пропущена крізь кільця на «лопатях».
Потім за допомогою реакції обміну подвійними зв'язками (метатезису), що проводиться на родієвому каталізаторі Граббса, хіміки з'єднали в кільце трісдібензиламонієвий фрагмент, закінчивши тим самим формування катенану. Вихід основної стадії процесу - пропускання і циклізації «обруча» - склав 82 відсотки, речовина являє собою білий порошок.
У протоньованому стані, коли на «обручі» знаходяться три амонієвих фрагменти, кільця утримуються в одному положенні водневими зв'язками та електростатичними взаємодіями. Однак цей стан може змінитися - автори роботи в наступному експерименті додали до розчину катенану основу, здатну видаляти протони з «обруча». В результаті видалення протонів один за одним відбувався вигин «лопаті» в бік наступного позитивно зарядженого ділянки ободу (всього їх шість, крім амонієвих фрагментів також присутні метилтріазолієві).
Виявити рух в молекулі вдалося завдяки методу ядерного магнітного резонансу на протонах (1H ЯМР). В результаті вигину «лопатей» до метилтріазолієвих фрагментів відбувалося оточення атома водню гетероцикла краун-ефіром, що змінювало зовнішній вигляд спектру. Вивчивши, як змінюється спектр ЯМР з додаванням різних кількостей основи автори повністю відновили механізм обертання «колеса». Виявилося, що переміщення «лопатей» відбувається строго специфічно до найближчих метилтріазолінієвих фрагментів.
Подібні структури є прообразами молекулярних машин, здатних виконувати найпростіші операції. Наприклад, в одній з недавніх робіт хімікам вдалося створити молекулу-насос, здатну переносити циклічні молекули навіть проти градієнта концентрації.