分子機器人發展的道路

分子機器人發展的道路

上圖:顯微鏡下電子自身的振盪就像一個晶體元件。一個含有偶氮苯衍生物的晶體和油酸鹽顯示了在435奈米的持續光照下電子的彎曲和伸直時的振盪狀態。光照越強電子的振盪就會越頻繁。

日本北海道大學的科學家們已經研製出在光能驅動下可以重複彎曲和拉伸直的分子發動機,這使我們向分子機器人又近了一步。

目前研究人員正在試圖讓分子發動機像生物細胞一樣移動,甚至是可以將藥物運送至各個目標組織。製造這種馬達將直接促進能進行復雜工作的分子機器人的研發。為此,研究人員必須找到將分子尺度運動轉化為宏觀尺度運動的方法,還需要找到能讓這一化學反應自動持續反覆進行的方法。

Yoshiyuki Kageyama, Sadamu Takeda和他們日本北海道化學系的同事們已經成功的研製出一種化合物,是一種能自動在藍光照射下自動不停跳躍的晶體元件。

該團隊將晶體組合成一個被稱為偶氮苯的有機化合物。它常被用於染色行業,也經常用於食用油的油酸中。偶氮苯微粒在結構上有兩種不同的形式:順式和反式。他們在藍光下不斷的從一種形式轉化為另一種形式。科學家們正在檢測是否這種活動將會影響到包含著大量不規則的順式和反式偶氮苯—油酸晶體的結構。

透過將藍光技術應用於在溶液中的晶體,這支團隊在顯微鏡下觀察到晶體的彎曲拉伸的振盪動作,這暗示了彎曲或者拉直的兩種穩定結構的存在取決於順式或反式偶氮苯所佔的比例。光照越強振盪動作就越頻繁。一些晶體複合物甚至是展示出了他們的“游泳屬性”。在北海道大學的重點突破下,晶體的化合物性質被發現,然而,考慮到轉化過程分兩步進行,這將會導致常規的重複振盪。

“ 就像我們所觀察到的重複的快速翻轉運動一樣,擁有自我組織有節奏的運動的能力是一個活躍有機體的一項基本特徵,”Kageyama 說到,“這種原理將在未來被用於發展分子馬達和機器人,同樣的,將會在更廣泛的領域尋找適合的應用,包括醫學方面。”