
上圖:顯微鏡下電子自身的振蕩就像一個晶體組件。一個含有偶氮苯衍生物的晶體和油酸鹽顯示了在435納米的持續(xù)光照下電子的彎曲和伸直時的振蕩狀態(tài)。光照越強(qiáng)電子的振蕩就會越頻繁。
日本北海道大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)研制出在光能驅(qū)動下可以重復(fù)彎曲和拉伸直的分子發(fā)動機(jī),這使我們向分子機(jī)器人又近了一步。
目前研究人員正在試圖讓分子發(fā)動機(jī)像生物細(xì)胞一樣移動,甚至是可以將藥物運送至各個目標(biāo)組織。制造這種馬達(dá)將直接促進(jìn)能進(jìn)行復(fù)雜工作的分子機(jī)器人的研發(fā)。為此,研究人員必須找到將分子尺度運動轉(zhuǎn)化為宏觀尺度運動的方法,還需要找到能讓這一化學(xué)反應(yīng)自動持續(xù)反復(fù)進(jìn)行的方法。
Yoshiyuki Kageyama, Sadamu Takeda和他們?nèi)毡颈焙5阑瘜W(xué)系的同事們已經(jīng)成功的研制出一種化合物,是一種能自動在藍(lán)光照射下自動不停跳躍的晶體組件。
該團(tuán)隊將晶體組合成一個被稱為偶氮苯的有機(jī)化合物。它常被用于染色行業(yè),也經(jīng)常用于食用油的油酸中。偶氮苯微粒在結(jié)構(gòu)上有兩種不同的形式:順式和反式。他們在藍(lán)光下不斷的從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式??茖W(xué)家們正在檢測是否這種活動將會影響到包含著大量不規(guī)則的順式和反式偶氮苯—油酸晶體的結(jié)構(gòu)。
通過將藍(lán)光技術(shù)應(yīng)用于在溶液中的晶體,這支團(tuán)隊在顯微鏡下觀察到晶體的彎曲拉伸的振蕩動作,這暗示了彎曲或者拉直的兩種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的存在取決于順式或反式偶氮苯所占的比例。光照越強(qiáng)振蕩動作就越頻繁。一些晶體復(fù)合物甚至是展示出了他們的“游泳屬性”。在北海道大學(xué)的重點突破下,晶體的化合物性質(zhì)被發(fā)現(xiàn),然而,考慮到轉(zhuǎn)化過程分兩步進(jìn)行,這將會導(dǎo)致常規(guī)的重復(fù)振蕩。
“ 就像我們所觀察到的重復(fù)的快速翻轉(zhuǎn)運動一樣,擁有自我組織有節(jié)奏的運動的能力是一個活躍有機(jī)體的一項基本特征,”Kageyama 說到,“這種原理將在未來被用于發(fā)展分子馬達(dá)和機(jī)器人,同樣的,將會在更廣泛的領(lǐng)域?qū)ふ疫m合的應(yīng)用,包括醫(yī)學(xué)方面。”