“光驱动分子旋转”
美国化学学会杂志

在过去的几十年里，研究人员已经建造了能够旋转或穿梭其他分子的微型分子机器。然而，很难确定这些微小装置产生的机械功和力，这在将它们用作纳米机器人或人造肌肉时很重要。现在，在《美国化学学会杂志》上，研究人员报告了像旋转玩具一样扭转和解扭的分子马达，从而能够测量其旋转的能量和扭矩。

自然界已经制造了各种分子机器，无论是在推动细菌生长的毛发状鞭毛中，还是在产生能量储存化合物三磷酸腺苷（ATP）的旋转酶中。研究人员一直在创造他们自己的版本，目的是将其用作运输工具或泵，或制造能够储存和释放机械能的材料。虽然现在有许多设计，但仍然难以对其进行重复旋转的工程设计，以及测量它们在一定距离上可以施加多少功或力。因此，尼古拉斯·朱塞波（NicolasGiuseppone）和同事们着手构建具有可逆循环运动的分子机器，这将使他们能够做到这一点。

研究人员构建了一个8字形的分子机器，中心有一个旋转电机，两个环中各有一个聚合物链。紫外线激活了图8交点处的旋转，并使环相互扭曲一、二或三次。当灯熄灭时，带有较小线圈的机器逐渐展开以减轻压力，就像旋转玩具的展开一样。然后，研究人员在不同温度下进行了扭转-解扭实验，以计算功、力和扭矩。旋转木马施加了与产生ATP的众所周知的酶相似的扭矩，从而为研究这些微型机器可以储存和释放的机械能提供了一个有希望的前景。

作者感谢斯特拉斯堡大学LabEx CSC和中国奖学金委员会为博士研究金提供的资金。