新一代红外光分子马达。
在新一代红外光分子马达中，天线经连接器与分子马达相连，将捕捉到的近红外光子传递给致动部分，进而驱动马达运转。
光控分子马达可以用于制造功能材料或者构建命令响应型系统。若要将分子马达应用于生物领域，它必须由足以穿透组织的低能量、低强度光所驱动。
《科学进展》杂志当地时间10月28日发文称，荷兰格罗宁根大学（UOG）的化学家们设计了一种新型旋转马达——通过在马达分子上安插“天线”，使其可以有效利用近红外光作为驱动力。
1999年，UOG有机化学教授Ben Feringa介绍了第一种光驱动的单向旋转分子马达。此后，分子马达研究不断取得进展。然而，它们的应用却受到动力源因素的限制——其动力源为紫外光，紫外光在大多数场景下都会对周边材料造成损害。
研究人员曾尝试用低能量的近红外光子驱动分子马达，可惜一直未取得成功。
在新研究中，Feringa实验室的科学家们尝试了另一种方法：引入共价键连接马达分子和天线，天线可以吸收两个近红外光子，由此天线接收的刺激信号将被传递到分子的致动部分。
这是激发态的直接转移。正如弹奏吉他时，高度相似的两个音符会产生共鸣，分子马达的设计理念与之类似。
Feringa实验室的博士后研究员Lukas Pfeifer解释说：“为了让这个系统能正常运转，天线和马达的能量级别必须密切协调。这意味着，天线提供的能量刚好能精确驱动我们设计的分子马达运转。而且，连接器也不能干扰到马达的旋转。”
此外，复杂的事件序列使分子马达运转的时间范围十分宽泛（从几皮秒到几分钟）。研究人员使用核磁共振与超快光谱技术对不同的时间规律进行了研究，最终得出了最佳设计方案。
Feringa说：“经过多年的设计，我们终于梦想成真，突破了分子旋转马达对高能紫外光的需求。”
这是人工分子马达研究的重要里程碑。下一阶段，研究人员希望简化其结构，增加系统功能。新马达分子也许可以用作生物系统中的触发器，帮助释放囊泡内容物。
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编译：德克斯特
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学进展》
期刊编号：2375-2548
原文链接：
https://phys.org/news/2020-10-infrared-antenna-powers-molecular-motor.html
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