在微米尺度上引導(dǎo)分子運(yùn)動(dòng)

在微米尺度上引導(dǎo)分子運(yùn)動(dòng)（molecular movement）有可能將光轉(zhuǎn)化為可持續(xù)能源（sustainable energy）。

合成（Synthetic）、自制纖維（self-made fibers）已被發(fā)現(xiàn)可以引導(dǎo)分子運(yùn)動(dòng)，這可以通過(guò)長(zhǎng)距離的光來(lái)推動(dòng)，從而促進(jìn)了以新方式利用光作為可持續(xù)能源來(lái)源的潛力。

諾丁漢大學(xué)（英國(guó)）的研究人員使用了超分子系統(tǒng)——通過(guò)分子間相互作用組織的分子亞單元組合，可以是離子或共價(jià)的——其中分子“旅行者”可以被光沿著幾微米的路徑推進(jìn)當(dāng)用可見(jiàn)光照射時(shí)（見(jiàn)圖）。

“在生物體中，分子馬達(dá)沿著特定的分子路徑行進(jìn)，[這是]細(xì)胞功能的重要組成部分，”諾丁漢化學(xué)學(xué)院教授、這項(xiàng)研究的首席研究員大衛(wèi)·阿瑪比利諾 (David Amabilino) 說(shuō)。“我們已經(jīng)證明，液體中的合成、自制分子纖維的行為就像分子旅行者在其長(zhǎng)度 10,000 倍的距離內(nèi)移動(dòng)的路徑。”

發(fā)現(xiàn)互動(dòng)

在這項(xiàng)研究中，帶相反電荷的化學(xué)基團(tuán)之間的相互作用被用來(lái)在典型的靜態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)；研究人員在纖維中引入了一種轉(zhuǎn)換分子（“來(lái)回?cái)[動(dòng)得很快”）。

具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，當(dāng)光線照射到路徑上時(shí)，旅行者分子與路徑的相互作用會(huì)減弱。研究人員發(fā)現(xiàn)，這“可能存在一定距離”。

當(dāng)開(kāi)關(guān)分子受到照射時(shí)，會(huì)釋放熱量；“這種熱量具有幫助鋼絲圈移動(dòng)的局部效應(yīng)，因此開(kāi)關(guān)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及它發(fā)生時(shí)釋放的熱量對(duì)于使系統(tǒng)工作很重要?！?/p>

反射熒光顯微鏡使研究人員能夠同時(shí)激發(fā)移動(dòng)的分子并在它們發(fā)光時(shí)觀察它們。

諾丁漢團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)“對(duì)形成纖維的溶劑很敏感”。研究合著者馬里奧·桑佩里 (Mario Samperi) 表示，在強(qiáng)液體中，移動(dòng)的分子會(huì)沿著纖維移動(dòng)到另一個(gè)位置。

他指出，當(dāng)液體較弱時(shí)，“重新排列的纖維環(huán)會(huì)在旅行者沿著其移動(dòng)并融入新形成的圓形軌道的地方形成。

我們希望能夠以可控的方式將其他分子從一個(gè)地方運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方，以便移動(dòng)的分子可以將包裹從一個(gè)地方帶到另一個(gè)地方，模仿自然，但使用光作為能量。”

這是此類系統(tǒng)第一次能夠模仿細(xì)胞中纖維的這種運(yùn)動(dòng)。“如果我們能找到在這個(gè)過(guò)程中利用光的潛力的方法，”Amabilino 說(shuō)，“那么它可以為在光激活藥物中的使用鋪平道路，為利用光能作為能源的新方法，以及 創(chuàng)造新的可持續(xù)方式來(lái)執(zhí)行化學(xué)任務(wù)。”

審核編輯：劉清