在微米尺度上引导分子运动

在微米尺度上引导分子运动（molecular movement）有可能将光转化为可持续能源（sustainable energy）。

合成（Synthetic）、自制纤维（self-made fibers）已被发现可以引导分子运动，这可以通过长距离的光来推动，从而促进了以新方式利用光作为可持续能源来源的潜力。

诺丁汉大学（英国）的研究人员使用了超分子系统——通过分子间相互作用组织的分子亚单元组合，可以是离子或共价的——其中分子“旅行者”可以被光沿着几微米的路径推进当用可见光照射时（见图）。

“在生物体中，分子马达沿着特定的分子路径行进，[这是]细胞功能的重要组成部分，”诺丁汉化学学院教授、这项研究的首席研究员大卫·阿玛比利诺 (David Amabilino) 说。“我们已经证明，液体中的合成、自制分子纤维的行为就像分子旅行者在其长度 10,000 倍的距离内移动的路径。”

发现互动

在这项研究中，带相反电荷的化学基团之间的相互作用被用来在典型的静态系统中产生运动；研究人员在纤维中引入了一种转换分子（“来回摆动得很快”）。

具体来说，根据该团队的说法，当光线照射到路径上时，旅行者分子与路径的相互作用会减弱。研究人员发现，这“可能存在一定距离”。

当开关分子受到照射时，会释放热量；“这种热量具有帮助钢丝圈移动的局部效应，因此开关的机械运动以及它发生时释放的热量对于使系统工作很重要。”

反射荧光显微镜使研究人员能够同时激发移动的分子并在它们发光时观察它们。

诺丁汉团队的系统“对形成纤维的溶剂很敏感”。研究合著者马里奥·桑佩里 (Mario Samperi) 表示，在强液体中，移动的分子会沿着纤维移动到另一个位置。

他指出，当液体较弱时，“重新排列的纤维环会在旅行者沿着其移动并融入新形成的圆形轨道的地方形成。

我们希望能够以可控的方式将其他分子从一个地方运输到另一个地方，以便移动的分子可以将包裹从一个地方带到另一个地方，模仿自然，但使用光作为能量。”

这是此类系统第一次能够模仿细胞中纤维的这种运动。“如果我们能找到在这个过程中利用光的潜力的方法，”Amabilino 说，“那么它可以为在光激活药物中的使用铺平道路，为利用光能作为能源的新方法，以及 创造新的可持续方式来执行化学任务。”

审核编辑：刘清