Bridging the difference to the billionth-of-a-meter length scale: How to operate nanoscopic machines and nanomaterials by using macroscopic actions

Chemistry of Materials

Volumn 26, Issue 1, 2014, Pages 519-532

  Ariga, Katsuhiko ^a,b   Mori, Taizo ^a,b   Ishihara, Shinsuke ^a,b   Kawakami, Kohsaku ^a,b   Hill, Jonathan P ^a,b  

^a NATIONAL INSTITUTE FOR MATERIALS SCIENCE   (Japan)

^b JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY   (Japan)

Author keywords

interface; materials science; mechanical stimuli; molecular machine; nanotechnology

Indexed keywords

FUNCTIONAL CONTROL; LENGTH SCALE; MECHANICAL CONTROL; MECHANICAL STIMULUS; MOLECULAR MACHINES; NANOSCOPIC SYSTEMS; NANOSIZED OBJECTS; SUPRAMOLECULAR MACHINES;

INTERFACES (MATERIALS); MATERIALS SCIENCE; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOSYSTEMS; NANOTECHNOLOGY;

COUPLINGS;

EID: 84892583464     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm401999f     Document Type: Review

References (111)

1. Ariga, K.; Hill, J. P.; Lee, M. V.; Vinu, A.; Charvet, R.; Acharya, S. Sci. Technol. Adv. Mater. 2008, 9, 014109
2. Ariga, K.; Vinu, A.; Yamauchi, Y.; Ji, Q.; Hill, J. P. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2012, 85, 1
3. Ariga, K.; Ji, Q.; Hill, J. P.; Bando, Y.; Aono, M. NPG Asia Mater. 2012, 4, e17
4. Li, M.; Ishihara, S.; Ji, Q.; Akada, M.; Hill, J. P.; Ariga, K. Sci. Technol. Adv. Mater. 2012, 13, 053001
5. Ward, M. D.; Raithby, P. R. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 1619
6. Ayme, J.-F.; Beves, J. E.; Campbell, C. J.; Leigh, D. A. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 1700
7. Ariga, K.; Lee, M. V.; Mori, T.; Yu, X.-Y.; Hill, J. P. Adv. Colloid Interface Sci. 2010, 154, 20
8. Ariga, K.; Li, M.; Richards, G. J.; Hill, J. P. J. Nanosci. Nanotechnol. 2011, 11, 1
9. Ariga, K.; Ishihara, S.; Abe, H.; Li, M.; Hill, J. P. J. Mater. Chem. 2012, 22, 2369
10. Ariga, K.; Ji, Q.; McShane, M. J.; Lvov, Y. M.; Vinu, A.; Hill, J. P. Chem. Mater. 2012, 24, 728
11. Shrestha, L. K.; Ji, Q.; Mori, T.; Miyazawa, K.; Yamauchi, Y.; Hill, J. P.; Ariga, K. Chem. Asian J., in press. DOI: 10.1002/asia.201300247.
12. Ariga, K.; Mori, T.; Hill, J. P. Langmuir 2013, 29, 8459
13. Ramanathan, M.; Shrestha, L. K.; Mori, T.; Ji, Q.; Hill, J. P.; Ariga, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 10580
14. Samori, P. J. Mater. Chem. 2004, 14, 1353
15. Hla, S. W. J. Vacuum Sci. Technol. B 2005, 23, 1351
16. Morgenstern, K. Surf. Interface Anal. 2010, 42, 1634
17. Astumian, R. D. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 684
18. Ariga, K.; Mori, T.; Hill, J. P. Soft Matter 2012, 8, 15
19. Fahrenbach, A. C.; Warren, S. C.; Incorvati, J. T.; Avestro, A.-J.; Barnes, J. C.; Stoddart, J. F.; Grzybowski, B. A. Adv. Mater. 2013, 25, 331
20. Lensen, D.; Elemans, J. Soft Matter 2012, 8, 9053
21. de Rouville, H. P. J.; Garbage, R.; Ample, F.; Nickel, A.; Meyer, J.; Moresco, F.; Joachim, C.; Rapenne, G. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 8925
22. Joachim, C.; Rapenne, G. ACS Nano 2013, 7, 11
23. Neumann, J.; Gottschalk, K. E.; Astumian, R. D. ACS Nano 2012, 6, 5242
24. Akimov, A. V.; Kolomeisky, A. B. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 22595
25. Pawlak, R.; Fremy, S.; Kawai, S.; Glatzel, T.; Fang, H.-J.; Fendt, L.-A.; Diederich, F.; Meyer, E. ACS Nano 2012, 6, 6318
26. Perera, U. G. E.; Ample, F.; Kersell, H.; Zhang, Y.; Vives, G.; Echeverria, J.; Grisolia, M.; Rapenne, G.; Joachim, C.; Hla, S.-W. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 46
27. Chiang, P.-T.; Mielke, J.; Godoy, J.; Guerrero, J. M.; Alemany, L. B.; Villagómez, C. J.; Saywell, A.; Grill, L.; Tour, J. M. ACS Nano 2012, 6, 592
28. Dial, B. E.; Pellechia, P. J.; Smith, M. D.; Shimizu, K. D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3675
29. Jahn, R.; Fasshauer, D. Nature 2012, 490, 201
30. Finnigan, G. C.; Hanson-Smith, V.; Stevens, T. H.; Thornton, J. W. Nature 2012, 481, 360
31. Ariga, K.; Ji, Q.; Mori, T.; Naito, M.; Yamauchi, Y.; Abe, H.; Hill, J. P. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6322
32. Kottadiel, V. I.; Rao, V. B.; Chemla, Y. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 20000
33. Hu, B.; Margolin, W.; Molineux, I. J.; Liu, J. Science 2013, 339, 576
34. Saccà, B.; Niemeyer, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 58
35. Rajendran, A.; Endo, M.; Sugiyama, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 874
36. Kopelman, R. ACS Nano 2012, 6, 7553
37. Ayukawa, S.; Sakai, Y.; Kiga, D. Chem. Commun. 2012, 48, 7556
38. Thomas, J. M.; Yu, H.-Z.; Sen, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13738
39. Kay, E. R.; Lee, J.; Nocera, D. G.; Bawendi, M. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1165
40. Liu, X.; Niazov-Elkan, A.; Wang, F.; Willner, I. Nano Lett. 2013, 13, 219
41. Landon, P. B.; Ramachandran, S.; Gillman, A.; Gidron, T.; Yoon, D.; Lal, R. Langmuir 2012, 28, 534
42. Lavella, G. J.; Jadhav, A. D.; Maharbiz, M. M. Nano Lett. 2012, 12, 4983
43. Lohmann, F.; Ackermann, D.; Famulok, M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11884
44. You, M.; Chen, Y.; Zhang, X.; Liu, H.; Wang, R.; Wang, K.; Williams, K. R.; Tan, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 2457
45. You, M.-X.; Huang, F.-J.; Chen, Z.; Wang, R.-W.; Tan, W.-H. ACS Nano 2012, 6, 7935
46. Campaña, A. G.; Carlone, A.; Chen, K.; Dryden, D. T. F.; Leigh, D. A.; Lewandowska, U.; Mullen, K. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5480
47. Du, G.-Y.; Moulin, E.; Jouault, N.; Buhler, E.; Giuseppone, N. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12504
48. Lewandowski, B.; De Bo, G.; Ward, J. W.; Papmeyer, M.; Kuschel, S.; Aldegunde, M. J.; Gramlich, P. M. E.; Heckmann, D.; Goldup, S. M.; D'Souza, D. M.; Fernandes, A. E.; Leigh, D. A. Science 2013, 339, 189
49. Zhou, W.; Guo, Y.-J.; Qu, D.-H. J. Org. Chem. 2013, 78, 590
50. Avellini, T.; Li, H.; Coskun, A.; Barin, G.; Trabolsi, A.; Basuray, A. N.; Dey, S. K.; Credi, A.; Silvi, S.; Stoddart, J. F.; Venturi, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1611
51. Fernandes, A.; Viterisi, A.; Aucagne, V.; Leigh, D. A.; Papot, S. Chem. Commun. 2012, 48, 2083
52. Vukotic, V. N.; Harris, K. J.; Zhu, K.-L.; Schurko, R. W.; Loeb, S. J. Nat. Chem. 2012, 4, 456
53. Gao, C.; Silvi, S.; Ma, X.; Tian, H.; Credi, A.; Venturi, M. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 16911
54. Gao, C.; Silvi, S.; Ma, X.; Tian, H.; Venturi, M.; Credi, A. Chem. Commun. 2012, 48, 7577
55. Schmittel, M.; De, S. M.; Pramanik, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3832
56. Shibata, M.; Tanaka, S.; Ikeda, T.; Shinkai, S.; Kaneko, K.; Ogi, S.; Takeuchi, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 397
57. Kim, Y. J.; Ebara, M.; Aoyagi, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 10537
58. Kim, Y. J.; Ebara, M.; Aoyagi, T. Sci. Technol. Adv. Mater. 2012, 13, 064203
59. Gong, T.; Li, W.-B.; Chen, H.-M.; Wang, L.; Shao, S.-J.; Zhou, S.-B. Acta Biomater. 2012, 8, 1248
60. Reuter, R.; Wegner, H. A. Chem. Commun. 2013, 49, 146
61. Zhu, L.-L.; Yan, H.; Ang, C. Y.; Nguyen, K. T.; Li, M.-H.; Zhao, Y.-L. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 13979
62. Wang, X.-F.; Wang, J.-X.; Di, J.-C.; Yu, J.-H.; Jiang, L. Microporous Mesoporous Mater. 2013, 168, 121
63. Li, J.-G.; Yu, Z.-Q.; Jiang, H.; Zou, G.; Zhang, Q. Mater. Chem. Phys. 2012, 136, 219
64. Lv, C.; Wang, Z.; Wang, P.; Tang, X.-J. Langmuir 2012, 28, 9387
65. Shen, G.-Y.; Xue, G.-S.; Cai, J.; Zou, G.; Li, Y.-M.; Zhang, Q.-J. Soft Matter 2013, 9, 2512
66. Wang, Y.-Y.; Lin, S.-L.; Zang, M.-H.; Xing, Y.-H.; He, X.-H.; Lin, J.-P.; Chen, T. Soft Matter 2012, 8, 3131
67. Yang, Y.; Yue, L.; Li, H.-L.; Maher, E.; Li, Y.-G.; Wang, Y.-Z.; Wu, L.-X.; Yam, V. W.-W. Small 2012, 8, 3105
68. Zakrevskyy, Y.; Richter, M.; Zakrevska, S.; Lomadze, N.; von Klitzing, R.; Santer, S. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 5000
69. Lee, K. M.; Wang, D. H.; Koerner, H.; Vaia, R. A.; Tan, L.-S.; White, T. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4117
70. Hosono, N.; Yoshikawa, M.; Furukawa, H.; Totani, K.; Yamada, K.; Watanabe, T.; Horie, K. Macromolecules 2013, 46, 1017
71. Sun, X.-M.; Wang, W.; Qiu, L.-B.; Guo, W.-H.; Yu, Y.-L.; Peng, H.-S. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 8520
72. Wang, W.; Sun, X.; Wu, W.; Peng, H.-S.; Yu, Y.-L. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4644
73. UgÌur, G.; Chang, J.-Y.; Xiang, S.-H.; Lin, L.-W.; Lu, J. Adv. Mater. 2012, 24, 2685
74. Techawanitchai, P.; Ebara, M.; Idota, N.; Asoh, T. A.; Kikuchi, A.; Aoyagi, T. Soft Matter 2012, 8, 2844
75. Zhu, Z.-C.; Senses, E.; Akcora, P.; Sukhishvili, S. A. ACS Nano 2012, 6, 3152
76. Wiggins, K. M.; Bielawski, C. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1640
77. Jakobs, R. T. M.; Sijbesma, R. P. Organometallics 2012, 31, 2476
78. Solovev, A. A.; Sanchez, S.; Schmidt, O. G. Nanoscale 2013, 5, 1284
79. Baraban, L.; Tasinkevych, M.; Popescu, M. N.; Sanchez, S.; Dietrich, S.; Schmidt, O. G. Soft Matter 2012, 8, 48
80. Patra, D.; Sengupta, S.; Duan, W.-T.; Zhang, H.; Pavlick, R.; Sen, A. Nanoscale 2013, 5, 1273
81. Gao, W.; D'Agostino, M.; Garcia-Gradilla, V.; Orozco, J.; Wang, J. Small 2013, 9, 467
82. Gao, W.; Pei, A.; Feng, X.-M.; Hennessy, C.; Wang, J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 998
83. Campuzano, S.; Orozco, J.; Kagan, D.; Guix, M.; Gao, W.; Sattayasamitsathit, S.; Claussen, J. C.; Merkoçi, A.; Wang, J. Nano Lett. 2012, 12, 396
84. Gultepe, E.; Randhawa, J. S.; Kadam, S.; Yamanaka, S.; Selaru, F. M.; Shin, E. J.; Kalloo, A. N.; Gracias, D. H. Adv. Mater. 2013, 25, 514
85. Ishihara, S.; Iyi, N.; Tsujimoto, Y.; Tominaka, S.; Matsushita, Y.; Krishnan, V.; Akada, M.; Labuta, J.; Deguchi, K.; Ohki, S.; Tansho, M.; Shimizu, T.; Ji, Q.; Yamauchi, Y.; Hill, J. P.; Abe, H.; Ariga, K. Chem. Commun. 2013, 49, 3631
86. Ariga, K.; Mori, T.; Hill, J. P. Adv. Mater. 2012, 24, 158
87. Singh, N. K.; Hardi, M.; Balema, V. P. Chem. Commun. 2013, 49, 972
88. Yan, D.-P.; Gao, R.; Wei, M.; Li, S.-D.; Lu, J.; Evans, D. G.; Duan, X. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 997
89. Mori, T.; Sakakibara, K.; Endo, H.; Akada, M.; Okamoto, K.; Shundo, A.; Lee, M. V.; Ji, Q.; Fujisawa, T.; Oka, K.; Matsumoto, M.; Sakai, H.; Abe, M.; Hill, J. P.; Ariga, K. Chem. Lett. 2012, 41, 170
90. Mori, T.; Sakakibara, K.; Endo, H.; Akada, M.; Okamoto, K.; Shundo, A.; Lee, M. V.; Ji, Q.; Fujisawa, T.; Oka, K.; Matsumoto, M.; Sakai, H.; Abe, M.; Hill, J. P.; Ariga, K. Langmuir 2013, 29, 7239
91. Mizoshita, N.; Tani, T.; Inagaki, S. Adv. Mater. 2012, 24, 3350
92. Kwon, M. S.; Gierschner, J.; Yoon, S.-J.; Park, S. Y. Adv. Mater. 2012, 24, 5487
93. Samai, S.; Biradha, K. Chem. Mater. 2012, 24, 1165
94. Asoh, T. A.; Kikuchi, A. Chem. Commun. 2012, 48, 10019
95. Xiao, L. X.; Zhu, J. H.; Londono, J. D.; Pochan, D. J.; Jia, X. Q. Soft Matter 2012, 8, 10233
96. Baytekin, H. T.; Baytekin, B.; Grzybowski, B. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3596
97. He, X.; Aizenberg, M.; Kuksenok, O.; Zarzar, L. D.; Shastri, A.; Balazs, A. C.; Aizenberg, J. Nature 2012, 487, 214
98. He, X.-M.; Friedlander, R. S.; Zarzar, L. D.; Aizenberg, J. Chem. Mater. 2013, 25, 521
99. Nguyen, T. D.; Deshmukh, N.; Nagarah, J. M.; Kramer, T.; Purohit, P. K.; Berry, M. J.; McAlpine, M. C. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 587
100. Barthes, J.; Mertz, D.; Bach, C.; Metz-Boutigue, M.-H.; Senger, B.; Voegel, J.-C.; Schaaf, P.; Lavalle, P. Langmuir 2012, 28, 13550
101. Davila, J.; Chassepot, A.; Longo, J.; Boulmedais, F.; Reisch, A.; Frisch, B.; Meyer, F.; Voegel, J.-C.; Mésini, P. J.; Senger, B.; Metz-Boutigue, M.-H.; Hemmerlé, J.; Lavalle, P.; Schaaf, P.; Jierry, L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 83
102. Izawa, H.; Kawakami, K.; Sumita, M.; Tateyama, Y.; Hill, J. P.; Ariga, K. J. Mater. Chem. B 2013, 1, 2155
103. Ariga, K.; Mori, T.; Hill, J. P. Chem. Sci. 2011, 2, 195
104. Ariga, K.; Ishihara, S.; Izawa, H.; Xia, H.; Hill, J. P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 4802
105. Ariga, K.; Terasaka, Y.; Sakai, D.; Tsuji, H.; Kikuchi, J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7835
106. Ariga, K.; Nakanishi, T.; Terasaka, Y.; Tsuji, H.; Sakai, D.; Kikuchi, J. Langmuir 2005, 21, 976
107. Ariga, K.; Ito, H.; Hill, J. P.; Tsukube, H. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 5800
108. Mori, T.; Okamoto, K.; Endo, H.; Hill, J. P.; Shinoda, S.; Matsukura, M.; Tsukube, H.; Suzuki, Y.; Kanekiyo, Y.; Ariga, K. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12868
109. Michinobu, T.; Shinoda, S.; Nakanishi, T.; Hill, J. P.; Fujii, K.; Player, T. N.; Tsukube, H.; Ariga, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14478
110. Michinobu, T.; Shinoda, S.; Nakanishi, T.; Hill, J. P.; Fujii, K.; Player, T. N.; Tsukube, H.; Ariga, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 4895
111. Sakakibara, K.; Joyce, L. A.; Mori, T.; Fujisawa, T.; Shabbir, S. H.; Hill, J. P.; Anslyn, E. V.; Ariga, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9643