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新研究揭示了分子运动

新的研究表明合成自制纤维如何引导分子运动,而这种运动可以由光长距离提供燃料,这一发现可能为利用光作为可持续能源的新方法铺平道路。

诺丁汉大学的研究人员首次使用了组装分子液体的路径,可以通过光推动移动的分子。研究“光控微米级分子运动”已于今天发表在《自然化学》上。

诺丁汉大学化学学院的 David Amabilino 教授是主要研究人员之一,他解释说:“在生物体中,分子马达沿着特定的分子路径行进,它是细胞功能的重要组成部分。我们已经证明,液体中的合成自制分子纤维的行为就像分子旅行者在其长度 10,000 倍的距离内移动的路径。光作为燃料来促进运动,而混合到系统中的分子开关显然会推动旅行者前进。

该系统首次模拟了沿着细胞中的纤维发生的运动。这是一个非常令人兴奋的发现,因为如果我们能找到在这个过程中利用光的潜力的方法,那么它可以为光激活药物的使用铺平道路,新的方法利用光能作为动力来源并创造新的以可持续的方式执行化学任务。”

该团队利用带相反电荷的化学基团之间的相互作用,并通过将一个开关分子引入纤维中来为这个静态系统创造运动,该分子来回摆动的速度非常快。将光照射到它上面会削弱旅行者分子与路径的相互作用,因为它们可能会在一定距离处移动。如果分子是我们的大小,它们将移动相当于 10 公里。

当开关分子受到辐射时会释放热量,并且这种热量具有帮助钢丝圈移动的局部效应,因此开关的机械运动以及开关动作时释放的热量对于使系统工作很重要。

该团队用来观察这些效应的技术是一种特殊的光学显微镜,它允许同时激发分子——使它们移动——并在它们放光时观察它们(移动的分子是荧光的)。

该研究的合著者 Mario Samperi 补充说:“我们准备的系统对形成纤维的溶剂非常敏感。在烈酒强度的液体中,移动的分子沿着纤维移动到另一个位置,而当液体的强度为较弱的柠檬酒时,在旅行者移动的地方形成重新排列的纤维环并融入新形成的圆形轨道。

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