纳米机器

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纳米机器

分子马达

要想获得微观世界里的可以装配原子的机器，首先我们需要造出它的各个零部件。这一点和我们日常生活中所见到的机器的制造没有太大的区别，只不过这回我们要制造的部件要小得多。

平常我们见到的很多机器都有齿轮，我们能不能造出纳米尺度的齿轮呢？据海外媒体报道，日本东京大学已经研制成功了世界上第一个可自动控制转速的分子齿轮。

据介绍，这种分子齿轮的结构是在两个直径约为1纳米的卟啉分子中间夹一个直径约为01纳米的金属离子。卟啉分子主要存在于植物的叶绿素中。将卟啉分子和金属离子放人一种溶液中，并在特定的条件下将这种溶液加热，就可以制成分子齿轮。

想象中的分子马达日本专家介绍说，如果要达到实用化的目的，就必须将多个单独旋转分子齿轮结合起来，组成一个力的传动系统。因此，研究小组必须进一步研究分子齿轮的组合技术。

要想让我们得到的小机器能够工作，必须给它提供动力，这就需要制造一个小马达——分子马达。两位旅美中国学者已经在分子马达研究领域取得新的突破，首次利用单个DNA分子制成了分子马达。这一成果使得纳米器件向实用化方面又迈进了一步。

科学家曾经利用多个DNA分子制造出了分子马达，但这些马达存在着效率不高、难以控制的缺陷。美国佛罗里达大学教授谭蔚泓和助理研究员李建伟新研制出的分子马达，采用的是人工合成的单个杂交DNA分子。这种分子在一种生物环境中处于紧凑状态，但在生物环境发生变化后，又会变得松弛。谭蔚泓和李建伟进行的实验证实，采用这一原理制造出的单DNA分子马达具有非常强的工作能力，可以像一条虫子一样伸展和卷曲，实现生物反应能向机械能的转变。谭蔚泓等的成果已经在美国《纳米通讯》杂志上发表。

“在紧凑和松弛这两个状态之间进行变化，使得分子可以做功，从而可以把一些小物体从一个地方搬运到另一个地方。”谭蔚泓接受新华社记者采访时解释说。他认为，这一特性使得“分子马达可以为未来的纳米器件提供一种能量源泉”。

DNA是生物遗传物质的载体。DNA分子马达的优点是可以直接将生物体的生物化学能转换成机械熊，而不像通常意义上的马达需要电力。因此，从理论吐说，DNA分子马达可以借助一些生物化学变化而进行药物和基因等的传递，比如说，将药物分子直接输送至癌细胞的细胞膜。与多分子DNA马达相比，单DNA分子马达应用起来更为方便。谭蔚泓等的研究成果使得分子马达离实际应用更近。

研究人员指出，他们采用人工合成的单DNA分子来制造分子马达还有一个好处，即可以根据不同要求而有针对性地设计出DNA分子，使制造出的马达具备各种性能。他说：“这些马达可以有不同的效率，并且可能从而把物体搬运到更远的距离。”

现在还很难预测分子量级的马达什么时候能真正投入实用。科研人员的下一步目标，是要让单DNA分子马达真正移动一个微小物体，并进一步提高其工作效率。