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世界最小光控单分子火车诞生

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来源: 作者: 2019-05-17 00:53:31

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华东理工大学费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心在份子机器领域取得新进展,成功构建了世界最小光控单分子火车,相关研究成果日前发表于《细胞》杂志的首个化学类姐妹刊Chem上。

份子机器是指由分子尺度的物质构成、能行使某种机械运动或对外做功的功能性分子。但是,由于缺少相应的研究方法与手段,单个分子机器的构建与操控一直是分子机器领域的巨大挑战。

研究人员多年聚焦于构建以研究单个生物份子为基础的电化学限域纳米孔界面,发展非平衡态丈量的新方法。在这项研究中,中科院院士田禾和教授龙亿涛团队合作在单个气单胞菌溶素生物分子界面上成功构建了单分子级“纳米火车”,实现了单份子火车“行驶”状态的光调控。这一单分子纳米火车的主体由5节“车箱”组成,每一个“车厢”对应一个碱基。其中一个碱基为偶氮苯替换的类碱基结构,从而使得整列“火车”具有光调控的性能。

该论文第一作者副研究员应佚伦介绍说,这列世界上最小的光控单分子火车可以在电场力的作用下逐次通过单个气单胞菌溶素份子“轨道”。在紫外光照下,由于偶氮异构导致了分子尺寸的变化,顺式偶氮苯与纳米孔的作用力变弱,变身为“高速齿轮”,使得单份子火车提速至每秒钟6.3个核苷酸。同时,可见光照耀可使顺式偶氮苯重新回到反式状态,令“火车”回到初始的慢速状态,从而实现了单份子火车的 “可逆光控调速”。

专家表示,这项研究成果为单分子机器的设计与测量提供了新思路。

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