贾尼·英格拉姆：“我们看到一些井的铀含量高于饮用水标准。”

　　

　　这种由结晶分子制成的微型马达在光照下会运动。

　　美国和沙特阿拉伯的化学家们在光化学晶体方面合作了20多年后，制造出了完全由光驱动的分子晶体马达。当暴露在光线下时，这些微小的机器进行协调运动，并展示出通过反馈回路维持连续运动的独特能力。

　　随着进一步的发展，研究人员认为他们的设备可能用于药物输送。一些没有参与这项研究的该领域专家也表示，这些分子晶体马达可以应用于微流体，比如使微小液滴倾斜并在反应室之间移动。

　　这项工作由沙特国王本阿卜杜勒阿齐兹健康科学大学的Rabih Al-Kaysi和加州大学河滨分校的Christopher Bardeen领导，于3月19日在美国化学会春季会议上发表。

　　这些分子晶体马达的起点是研究人员合成的光吸收性蒽分子库，这些分子在暴露于光下时能够表现出不间断的来回运动，也称为连续光异构化。

　　马达由三个部分组成——一个蒽、一个碳碳双键和一个可定制的“头基”，头基决定了分子的晶体包装结构、形状和行为。当马达被照亮时，蒽吸收光并将能量传递给双键，然后双键充当分子的轴，头基相对于蒽移动。

　　每个分子中的碳-碳双键允许马达在吸收光能时绕着这个轴旋转，这迫使邻近的分子相应移动，创造出类似舞蹈的东西。Al-Kaysi说，当一个分子改变其几何形状时，它会产生少量无法检测到的功。通过在晶体中以有序的方式排列数十亿个这样的分子，研究人员能够放大工作，使整个晶体移动。

　　在它们被合成之后，分子马达最终会自我组装成更大的形状，比如棒和线。在某些情况下，这些结构会重组成更复杂的形状，可以用肉眼看到。

　　这些马达显示复杂和连续的3D运动，这种运动可以通过调节光强度和波长来调节。“通过巧妙的有机合成、晶体工程和独特的结晶方法，我们能够创造出能够弯曲、扭曲和连续移动的晶体，而无需重置，”Al-Kaysi告诉《化学世界》。研究人员仍在试图确定这些分子是如何在整个马达上协调这种行为的。

　　据在伦敦国王学院研究分子机器生物医学应用的专家查理·麦克特南(Charlie McTernan)说，这项工作代表了比以前需要多个步骤来激活微尺度运动的系统的重大进步。他说:“利用微尺度运动来指导和控制微流体系统中的流动，可能为制造复杂的脂质纳米颗粒提供新的途径，比如用于mRNA疫苗的那些纳米颗粒。”

　　没有参与这项研究的缅因大学(University of Maine)分子机器专家迪恩·阿斯图米安(Dean Astumian)也很热心。阿斯图米安说:“用光照射系统来获得定向宏观运动的想法非常有趣，而且具有潜在的技术重要性。”几年前，阿斯图米安是一个国际团队的成员，该团队发明了一种能够泵出环来生产聚轮烷的分子机器。

　　阿斯图米安补充说:“药物输送似乎是一个合理的可能应用，因为光管可以相对容易地插入静脉，原则上可以用来引导微尺度的‘纳米机器人’到体内的特定区域，在那里它们可以输送纳米尺度的(分子)货物。”

　　但对于阿斯图米安来说，还有一些挥之不去的问题。“我想象一个长带状结构引起波动，从而推动定向运动。他说，我一开始看不出是什么支配着方向性。“通常理解这种打破对称的元素是为进一步研究打开设计可能性的关键。”

　　法国斯特拉斯堡大学的化学家Giulio Ragazzon的研究重点是分子机器、自组装系统和纳米材料，他也认为这是一个令人兴奋的发展。他说:“能在光照下维持振荡的分子晶体非常罕见，它们运作的基本机制还没有完全解开。”“拥有能够显示这种行为的强大系统对理解如何设计这种自主系统非常有帮助——通往实际应用的道路很长，但目前的系统可能是向前迈出的重要一步。”

　　丽贝卡成为了美国通讯员

　　《化学世界》2014年9月版，文学学士

　　自2007年以来，他一直以自由撰稿人的身份为该杂志撰稿。查看完整档案