加强纳米级机器：用于传递旋转力的分子级齿轮训练

星形分子作为齿轮原型。顶部臂具有不同的化学结构，以遵循旋转。

奈良科学技术研究员的研究人员与法国大学保罗萨贝蒂尔大学研究团队合作，正在推进分子级齿轮训练科学，用于传递旋转力。

齿轮列车已被用于几个世纪以将齿轮转速变化转化为旋转力的变化。汽车，钻头，基本上有纺纱部件的任何东西都使用它们。分子尺度齿轮是可以使用光或化学刺激来引发齿轮旋转的更新发明。奈良科技学院（NAIST）的研究人员与法国Paul Sabatier大学的研究团队合作，在化学科学发表的一项新研究中，该研究是一种可视化超级齿轮系的快照 - 互联齿轮链 - 在工作。

Naist Project LeaderGwénağlRapenne教授致力于制造分子尺度的机械装置，例如轮子和电机。研究人员最近为分子齿轮系设计了齿轮，但目前没有手段可视化齿轮的动作。

“监测分子齿轮运动的最直接的方式是通过静态扫描隧道显微镜图像。出于这些目的，齿轮的牙齿中的一个必须是与其他牙齿的空间或电化学中的，“Rapenne解释。

一个5nm大的戊肾上腺素分子齿轮。

研究人员首先创建了一种包括五个桨的分子齿轮，其中一个桨叶的几个碳原子长于其他四条桨叶长。然而，正如他们去年表现出的那样，桨叶长度的差异会破坏齿轮系的协调动作。因此，桨式电化学的差异是更有前途的设计方法，但综合性更具挑战性。

“我们使用计算研究预测电子提取单元或金属化学物质是否可以根据桨叶的电子性质量身定制，而不会改变桨叶尺寸，”Rapenne说。这种量身定制的属性很重要，因为通过使用扫描隧穿显微镜，可以将它们视为对比度的差异，从而促进静态成像。

“我们的化学晶型齿轮原型含有一种桨，具有氰基苯基取代基或锌 - 而不是镍 - 金属中心，”Rapenne解释说。“各种光谱技术证实了我们合成的架构。”

研究人员如何使用这些齿轮？想象一下，将高度聚焦的光束，或将化学刺激施加到齿轮之一以启动旋转。通过这样做，人们可以像传统的齿轮系一样以协调的方式旋转一系列齿轮，而是在分子标尺中，该分子规模包括在最终的设备上的巨型小型化。“我们现在有手段可视化这种旋转，”Notes Rapenne。

通过使用这种开发来进行单分子力学研究，Rapenne乐观地，广泛的研究界将为纳米级机器具有强大的新设计。“我们还没有那里，但正在合作，尽快发生这种情况，”他说。

参考：Seifallah Abid，Yohan Gisbert，Mitsuru Kojima，Nathalie Saffys，Claire Kammerer和Gwénaëlrapenne，2月2021年2月18日，将“俄亥俄州有机锚在Metallo-Informal锚上安装在Metallo-有机锚上”
10.1039 / d0sc06379g