由一个分子构成靠一束光驱动世界最小马达问世

【英国《新科学家》周刊5月18日一期文章】题：用光驱动她（作者　鲍勃·霍姆斯）
人类迄今制造的最小马达在德国的一家实验室欢快地运转着。它仅由一个分子构成，而且仅靠一束光驱动。制造这个马达的小组认为，这种由光子驱动的马达将是用纳米技术制造的下一个小东西。
慕尼黑大学生物物理学家赫尔曼·高布及其同事用一种合成偶氮苯聚合物制造了他们的纳米马达。这种聚合物分子含有数对氮原子，氮原子两侧各有一个苯环。环与环之间的氮“桥”扭结在一起。但是在特定波长的光线照射下，氮“桥”会变直，使分子变长。改变波长又能使其恢复扭结的状态。研究人员想知道，是否能利用这种运动做有用功。
研究人员首先用化学方法把偶氮苯聚合物分子拴在载玻片表面的涂层上，又在一个微型杠杆上涂上能与聚合物分子的另一端粘连的化学物质，然后把杠杆放在一台原子力显微镜（AFM）下。随后，他们让杠杆的末端朝载玻片方向下降，直至杠杆只与一个分子粘接。研究人员用AFM确认，只钩起了一个分子，以测量拉直分子所需的力。
研究小组用波长为420纳米的紫外光照射该结构，使偶氮苯聚合物分子转换到伸长的状态。随后，当他们用波长为350纳米的紫外光照射时，分子长度缩短了5%左右。
研究人员发现，用这种方法可以让分子反复在缩短和伸长状态之间转换。此外，通过在分子缩短时加上一个负荷，再在分子伸长时移开负荷，研究人员可以让马达在每一次运动中做功。
纳米马达迄今还只是空转，研究人员尚未利用其输出驱动任何纳米机器。但是纳米马达证明，分子马达能做功。洛杉矶加利福尼亚大学的纳米技术专家吉姆·吉姆切夫斯基说：“它首次在单一分子系统中展示了这种受控机械运动。它显示，在处于制作和测量极限的纳米科学领域，你能做些什么。”