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分子“积木”拼装成为最小乐高机器人

2015-09-25 10:05
风频浪劲
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  这或许是来自一家高科技工厂的一幕,只是这条流水线只有几纳米长。

  机器人沿着轨道缓慢移动着,并且有规律地停顿,以便伸出小心翼翼地将组件捡起来的手臂。手臂将组件连接到机器人后背上的精细构造,然后机器人向前移动并且重复这一过程——根据精确的设计,有条不紊地将零部件串在一起。

  这或许是来自一家高科技工厂的一幕,只是这条流水线只有几纳米长。组件是氨基酸,产品是小肽,由英国曼彻斯特大学化学家davidleigh创建的机器人则是曾经设计出的最复杂的分子级机器。

  这并非个例。leigh是日益增多的分子“建筑师”队伍中的一员。他们受到启发,模拟在活体细胞中发现的像机器一样的生物分子。过去25年里,这些研究人员设计出一系列令人印象深刻的开关、棘轮、发动机、推进器,甚至更多——就像它们是纳米尺度的乐高部件一样,能被集成在一起成为分子机械。与此同时,多亏了分析化学工具和使建造大型有机分子更加简单的反应的改进,进展正在加速。

  创建分子梭

  很多今天的分子机器都可追溯至一个由目前在美国西北大学就职的化学家fraserstoddart于1991年建造的相对简单的设备。那是一个被称为轮烷的组合体,其中环状分子被一个“轴”穿过,而“轴”是两端均由体积较大的“塞子”堵住的线性分子。这个特殊的“轴”所包含的是在链的每一端能绑定到环状分子上的两个化学基团。stoddart发现,环状分子能在这两个点之间来回移动,从而创建了首个分子梭。

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