英国曼彻斯特大学：世界首个分子机器人诞生

【成果简介】

据英国曼彻斯特大学官网20日报道，该校科学家研制出世界上首个“分子机器人”，其能接收化学指令并完成组装分子等基本任务，未来可用于研发药物、设计先进制造工艺以及搭建分子组装线和分子工厂。

曼彻斯特大学化学学院教授大卫·雷的课题组在自然杂志发表论文介绍，组成分子机器人的碳、氢、氧和氮等原子总共只有150个，大小只有百万分之一毫米，将几百亿个这种机器人堆起来，也只有一粒盐那么大。但如此微小的分子机器人，却拥有机器手臂，能够根据指令操控单个分子，用机器手臂搭建分子产品。

【图文导读】

图1 分子机器人的可编程操作

预期产品中每个手性中心的立体化学显示依赖于形成该中心使用的激活位点的手性。

图2 可编程合成

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. 通过手性固定相HPLC测定。

【研究内容】

虽然建造这类分子机器人极其复杂，但雷的团队所用的技术都是基于简单的化学反应，科学原理全是原子和分子相互作用，以及小分子如何构建大分子等化学知识。雷解释道，所有的物质都是由分子构成，而分子的基本单位又是原子，与组成乐高机器人的过程极其相似，只是这次换成了原子，与药物和塑料制品等合成工艺相同。

而其接受的指令是在特定溶液中进行的化学反应，科学家通过操作和编程不同的化学反应，给分子机器人发出不同化学指令，机器人对这些指令做出反应并执行一些基本任务。“一旦合成分子机器人后，科学家就会通过化学反应给它们下达化学指令，就像计算机程序一样告诉它们在什么时间执行何种任务。”

与汽车组装线上的机器人组装汽车主体部件类似，分子机器人能够以不同方式安装和固定分子组件，打造出不同的分子产品。而且由于非常微小，这些分子机器人具有很多优势，能降低材料需求、加速药物研发、大幅减少能源消耗及推进产品微型化等，因此未来有望在诸多领域带来令人激动的应用。

原文链接：http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/201792514132387944871.shtm

文献链接：Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine（Nature,2017,DOI:10.1038/nature23677）

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