央廣網(wǎng)北京4月25日消息，近日，中國科學(xué)院高能物理研究所研究員石偉群課題組在錒系分子機(jī)器領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，通過錒系金屬與光活性有機(jī)輪烷的巧妙結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)錒系分子機(jī)器的可控光致宏觀力學(xué)響應(yīng)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-通訊》上。

第一次工業(yè)革命以來，機(jī)器代替了大量繁重的人類勞動(dòng)，改變了人類社會(huì)的生產(chǎn)方式和發(fā)展進(jìn)程。分子機(jī)器是宏觀機(jī)器的縮微化，在微觀世界中同樣發(fā)揮著重要作用。分子機(jī)器由分子尺度的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，在外界能量驅(qū)動(dòng)下能行使某種特定功能。但目前，分子機(jī)器離實(shí)際應(yīng)用尚有距離。

“能否走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)其器件化與集成化，其中一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題在于如何操控其微觀結(jié)構(gòu)變化，實(shí)現(xiàn)分子機(jī)器的宏觀機(jī)械響應(yīng)。”石偉說。

研究團(tuán)隊(duì)在前期錒系-有機(jī)輪烷配合物研究的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)中，成功構(gòu)筑出一例新型光活性錒系聚輪烷材料，并實(shí)現(xiàn)該材料在紫外光照射下的可控宏觀力學(xué)響應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)對這一宏觀光致動(dòng)分子機(jī)器的微觀分子機(jī)制進(jìn)行解析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于材料晶格中各結(jié)構(gòu)單元的巧妙組裝，局部光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力得以在晶格中有效累積，最終誘導(dǎo)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(gè)數(shù)量級，為晶態(tài)分子機(jī)器光致響應(yīng)的中間態(tài)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(shí)現(xiàn)了分子機(jī)器的微觀結(jié)構(gòu)變化向宏觀力學(xué)響應(yīng)的跨越，推動(dòng)了分子機(jī)器的實(shí)用化。通過建立微觀結(jié)構(gòu)變化與宏觀可控運(yùn)動(dòng)之間的構(gòu)效關(guān)系，也為構(gòu)筑其他具有宏觀響應(yīng)和可控運(yùn)動(dòng)行為的新型分子機(jī)器提供了新思路和科學(xué)參考。

（來源：央廣網(wǎng)）