華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心在分子機器領域獲得新進展，成功構建了世界最小光控單分子火車，相關研究成果日前發表於《細胞》雜誌的首個化學類姐妹刊Chem上。分子機器是指由分子尺度的物質構成、能行使某種機械運動或對外做功的功能性分子。然而，由於缺少相應的研究方法與手段，單個分子機器的構建與操控一直是分子機器領域的巨大挑戰。
研究人員多年聚焦於構建以研究單個生物分子為基礎的電化學限域納米孔界面，發展非平衡態測量的新方法。在這項研究中，中科院院士田禾和教授龍億濤團隊合作在單個氣單胞菌溶素生物分子界面上成功構建了單分子級“納米火車”，實現了單分子火車“行駛”狀態的光調控。這一單分子納米火車的主體由5節“車廂”組成，每一個“車廂”對應一個鹼基。其中一個鹼基為偶氮苯替代的類鹼基結構，從而使得整列“火車”具有光調控的性能。
該論文第一作者副研究員應佚倫介紹說，這列世界上最小的光控單分子火車可以在電場力的作用下逐次通過單個氣單胞菌溶素分子“軌道”。在紫外光照下，由於偶氮異構導致了分子尺寸的變化，順式偶氮苯與納米孔的作用力變弱，變身為“高速齒輪”，使得單分子火車提速至每秒鐘6.3個核苷酸。同時，可見光照射可使順式偶氮苯重新回到反式狀態，令“火車”回到初始的慢速狀態，從而實現了單分子火車的 “可逆光控調速”。
專家表示，這項研究成果為單分子機器的設計與測量提供了新思路。（黃辛）
《中國科學報》 (2018-06-25 第1版 要聞)
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