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生物分子馬達在生命系統(tǒng)中扮演著重要角色，如生命體內(nèi)的ATP合成酶、進行物質(zhì)運輸?shù)尿寗拥鞍椎?，是實現(xiàn)正常生命活動的基礎。受到生物分子馬達的啟發(fā)，化學家們設計合成了一系列人工分子馬達和分子機器來模擬其運轉和功能。近日，我校費林加諾貝爾科學家聯(lián)合研究中心的曲大輝教授團隊在實現(xiàn)人工分子馬達運動的集成及功能性調(diào)控方面取得重要研究進展，最新研究成果“Visible-Light-Driven Rotation of Molecular Motors in Discrete Supramolecular Metallacycles” 發(fā)表于J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.0c11752)。

位阻烯烴的分子馬達在外界光熱刺激下能夠進行360°單向可控旋轉的獨特性能已廣泛應用于離子識別、不對稱催化、手性調(diào)控等領域。然而，如何實現(xiàn)采用不具生物損傷性的可見光驅動分子馬達并通過簡便的方法有效放大其分子尺度的機械運動以開發(fā)宏觀材料的動態(tài)功能，仍是極具挑戰(zhàn)的關鍵性科學問題。本工作中，研究者們創(chuàng)新性地利用Pt-N配位鍵驅動的定向自組裝策略簡便高效地實現(xiàn)了若干個分子馬達在同一超分子金屬大環(huán)上的穩(wěn)定有序組裝，并誘導大環(huán)上分子馬達基元的轉子和定子之間形成推拉體系，使得分子馬達的吸收波長從365 nm紅移至420 nm，賦予了分子馬達基元可見光驅動性；基于金屬大環(huán)的正電荷骨架可進一步與帶負電荷的肝素鈉形成超分子聚合物網(wǎng)絡結構，利用分子馬達的刺激響應性，成功地將分子尺度的運動放大轉化為聚合物形貌的可控調(diào)節(jié)。該工作為實現(xiàn)分子馬達的聚集放大提供了新思路，為進一步拓展分子機器在宏觀材料和生物體內(nèi)的應用提供了可能。

述研究工作由博士研究生時召濤在我校曲大輝教授和華東師范大學楊海波教授指導下完成，并得到了田禾院士和伯納德·L·費林加院士的悉心指導。該工作得到了國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金委重大項目、教育部材料生物學與動態(tài)化學前沿科學中心、基礎科學中心、上海市重大科技專項等項目資金的支持。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11752