京都大學科學研究所小野輝夫教授領導的研究小組利用超分子創造了一種人造分子馬達,並通過重新排列分子間的鍵,實現了馬達朝相反方向旋轉的運動。分子馬達用於單細胞生物的運動,是生命活動不可缺少的。以此為暗示,創造一個人造分子馬達並使其成為納米級機器的一部分是納米技術的一個偉大夢想。

 該研究的特點是超分子的使用。普通分子通過共價鍵連接,共價鍵是原子之間的強鍵。此外,多個分子聚集形成氫鍵等弱鍵,具有高級結構的分子稱為超分子。迄今為止製造的分子馬達由強鍵組成,一旦製造出來,其結構就無法重新排列,從而難以控制旋轉方向。另一方面,由超分子組成的分子馬達可以相對容易地重新排列。使用的材料是一種稱為卟啉衍生物的板狀分子,可形成氫鍵。通過將金屬原子插入板中心的孔中,板可以繞該孔旋轉。此外,我們成功地通過重新排列氫鍵來改變旋轉方向。 

 生物體中的分子馬達比人工分子馬達具有更複雜的結構,其運作細節仍不清楚。對人造分子馬達的研究可能為解開這個謎團提供線索。此外,我們的目標是通過製造和組合多個部件來構造更複雜和更先進的納米級機器。 生活中或許有線索可以實現科幻小說中出現的微型機器。

資料來源:[京都大學]利用超分子控制人造分子馬達的旋轉方向 -開啟柔性納米機器的量產之路-

京都大學

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