分子馬達(dá)最早指的是生物系統(tǒng)里的一類蛋白質(zhì)，例如肌肉組織中的肌球蛋白，它們負(fù)責(zé)把細(xì)胞內(nèi)的微觀尺度運(yùn)動轉(zhuǎn)化為各個組織器官的宏觀運(yùn)動。化學(xué)家們一直致力于合成人工分子馬達(dá)以求模擬生物系統(tǒng)，并擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。人工分子馬達(dá)的理念首先由納米技術(shù)先驅(qū)Richard Feynman在1961年提出，經(jīng)過大約半個世紀(jì)的不斷探索，終于在去年獲得諾貝爾獎的表彰。盡管如此，擺在科學(xué)家面前的挑戰(zhàn)仍然還有很多。比如，生物系統(tǒng)里的分子馬達(dá)可以將某個局部的有序運(yùn)動轉(zhuǎn)移到另一區(qū)域，就如同齒輪一樣的帶動整個系統(tǒng)同步運(yùn)動，而想要模擬這種耦合的同步運(yùn)動在化學(xué)上卻極其困難。
近日，去年諾貝爾化學(xué)獎得主之一荷蘭格羅寧根大學(xué)Ben L. Feringa教授團(tuán)隊(duì)在Science 上報道了一種新型分子馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)了由光驅(qū)動單向運(yùn)動的分子馬達(dá)帶動與之相連轉(zhuǎn)子的同步受控運(yùn)動。此設(shè)計(jì)基于該團(tuán)隊(duì)的第二代分子馬達(dá)——位阻烯烴，包括上下兩部分并以烯鍵作為轉(zhuǎn)動軸，該團(tuán)隊(duì)對光化學(xué)順反異構(gòu)變化和同步運(yùn)動過程中的動力學(xué)能壘進(jìn)行精準(zhǔn)操控，最終實(shí)現(xiàn)了分子馬達(dá)不同部分的耦合運(yùn)動。
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