分子马达突破：八形路径上的复杂运动

时间：2021-08-27 13:52:14 来源：

新型分子马达可实现八字形运动。

分子电动机将外部提供的能量转换为定向运动，因此是未来在纳米技术中应用的重要基础。1990年代末期开发了第一批此类电机，从那时起，已经建立了越来越多的不同系统。LMU化学家Henry Dube博士是该领域的专家，他的博士生Aaron Gerwien现在取得了重要突破：正如科学家在《自然通讯》杂志上报道的那样，他们已经成功开发出一种分子电动机，该电动机可以在八字形的路径上执行以前无法实现的复杂运动。

杜伯开发的所有分子马达都基于同一类分子，即所谓的半硫靛蓝染料，科学家们对其进行了化学修饰。当电动机围绕分子内的化学键以不同方式旋转时，就会发生运动。Dube说：“然而，迄今为止，所有已知的分子电动机只能线性移动或绕圈旋转。”科学家在插入所谓的julolidine基团以改善其电动机的开关性能时发现了这种新型电动机。“通过实验，我们发现结构上的变化导致了这种全新的运动，”杜贝说。“可能是因为茱洛立定是一种非常强的电子供体。”

总而言之，新电动机的八字形运动以四个步骤进行，在光驱动键合旋转和热驱动键合旋转之间交替进行。在这种情况下，加热步骤会引起所谓的呼啦扭曲旋转，这会导致结构变化，从而阻止反向运动。新电机的另一个优点是，光驱动步骤可以由绿光引起，例如，通过使用绿色LED进行辐照。绿光的能量消耗远少于紫外线或蓝光，后者用于为大多数现有的电动机供电。因此，与较高能量的光相比，绿光对电动机环境的有害影响较小，后者可能会破坏化学键。科学家们相信，他们的新电动机系统将极大地扩展分子机器的可能性，并为纳米技术开辟全新的应用领域。

参考：Aaron Gerwien，Peter Mayer和Henry Dube的“绿光驱动的分子状态马达可实现八向单向旋转”，Nature Communications。DOI：2019年10月1日。
10.1038 / s41467-019-12463-4

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