英國曼徹斯特大學：世界首個分子機器人誕生

【成果簡介】

據英國曼徹斯特大學官網20日報道，該校科學家研制出世界上首個“分子機器人”，其能接收化學指令并完成組裝分子等基本任務，未來可用于研發藥物、設計先進制造工藝以及搭建分子組裝線和分子工廠。

曼徹斯特大學化學學院教授大衛·雷的課題組在自然雜志發表論文介紹，組成分子機器人的碳、氫、氧和氮等原子總共只有150個，大小只有百萬分之一毫米，將幾百億個這種機器人堆起來，也只有一粒鹽那么大。但如此微小的分子機器人，卻擁有機器手臂，能夠根據指令操控單個分子，用機器手臂搭建分子產品。

【圖文導讀】

圖1 分子機器人的可編程操作

預期產品中每個手性中心的立體化學顯示依賴于形成該中心使用的激活位點的手性。

圖2 可編程合成

程序序列如下。 A：I，II，IV，VI，VII; B：I，II，IV，V，VI，VII; C：I，II，III，IV，VI，VII; D：I，II，III，IV，V，VI，VII。D.R. 和e.r. 通過手性固定相HPLC測定。

【研究內容】

雖然建造這類分子機器人極其復雜，但雷的團隊所用的技術都是基于簡單的化學反應，科學原理全是原子和分子相互作用，以及小分子如何構建大分子等化學知識。雷解釋道，所有的物質都是由分子構成，而分子的基本單位又是原子，與組成樂高機器人的過程極其相似，只是這次換成了原子，與藥物和塑料制品等合成工藝相同。

而其接受的指令是在特定溶液中進行的化學反應，科學家通過操作和編程不同的化學反應，給分子機器人發出不同化學指令，機器人對這些指令做出反應并執行一些基本任務。“一旦合成分子機器人后，科學家就會通過化學反應給它們下達化學指令，就像計算機程序一樣告訴它們在什么時間執行何種任務。”

與汽車組裝線上的機器人組裝汽車主體部件類似，分子機器人能夠以不同方式安裝和固定分子組件，打造出不同的分子產品。而且由于非常微小，這些分子機器人具有很多優勢，能降低材料需求、加速藥物研發、大幅減少能源消耗及推進產品微型化等，因此未來有望在諸多領域帶來令人激動的應用。

原文鏈接：http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/201792514132387944871.shtm

文獻鏈接：Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine（Nature,2017,DOI:10.1038/nature23677）

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