錒系分子機器實現宏觀光致動

央廣網北京4月25日消息，近日，中國科學院高能物理研究所研究員石偉群課題組在錒系分子機器領域取得重要進展，通過錒系金屬與光活性有機輪烷的巧妙結合，成功實現錒系分子機器的可控光致宏觀力學響應。相關研究成果在線發表在《自然-通訊》上。

第一次工業革命以來，機器代替了大量繁重的人類勞動，改變了人類社會的生產方式和發展進程。分子機器是宏觀機器的縮微化，在微觀世界中同樣發揮著重要作用。分子機器由分子尺度的結構單元構成，在外界能量驅動下能行使某種特定功能。但目前，分子機器離實際應用尚有距離。

“能否走向實際應用的關鍵在于實現其器件化與集成化，其中一個極具挑戰性的科學問題在于如何操控其微觀結構變化，實現分子機器的宏觀機械響應。”石偉說。

研究團隊在前期錒系-有機輪烷配合物研究的基礎上，首次將具有光二聚活性的葫蘆脲主客體體系引入到鈾酰-輪烷結構中，成功構筑出一例新型光活性錒系聚輪烷材料，并實現該材料在紫外光照射下的可控宏觀力學響應。該團隊對這一宏觀光致動分子機器的微觀分子機制進行解析，結果發現由于材料晶格中各結構單元的巧妙組裝，局部光化學反應產生的內應力得以在晶格中有效累積，最終誘導棒狀晶體材料的光致彎曲。而且，與其他光致彎曲晶體相比，研究中晶體材料的光致彎曲速率要低兩個數量級，為晶態分子機器光致響應的中間態化合物捕捉及其宏觀彎曲的精確控制提供了可能。

該研究實現了分子機器的微觀結構變化向宏觀力學響應的跨越，推動了分子機器的實用化。通過建立微觀結構變化與宏觀可控運動之間的構效關系，也為構筑其他具有宏觀響應和可控運動行為的新型分子機器提供了新思路和科學參考。

（來源：央廣網）