法國研究人員首次成功協調(coordinate)數千分子機器的運動，使它們的行為就如同單一個微米尺寸的裝置。不儘如此，這些奈米機器的伸張與收縮就彷彿人體肌肉纖維的運動方式。此研究結果對於許多應用有著重要影響，例如製作人造肌肉、微奈米機器人，以及使用奈米機器的先進機械馬達。
分子機器在自然界中無所不在，這些由複雜蛋白質組合所構成的分子機器負責許多生物體內的過程，例如離子傳輸、三磷酸腺苷(ATP)的合成與細胞分裂。事實上，人體的肌肉控制也是成千上萬的分子機器協調運動下的結果。儘管過去十年中科學家們已在合成人造奈米機器上有顯著進展，但卻尚未能協調這些奈米機器整體的運動，也就是使其如自然界生物體般運作。
最近，由斯特拉斯堡(Strasbourg)大學的Nicolas Giuseppone等人與巴黎狄德羅(Paris-Diderot)大學所發表的研究終於在這方面做出了突破。研究人員藉由分子配體三聯吡啶(terpyridine)成功連結數千個分子機器，使其形成極長的單鏈超分子聚合物。每個由輪烷(rotaxane)構成的單體都具有兩條滑動肌絲，當周遭溶液的酸鹼值改變時，能因應伸縮約1 nm的距離。當此運動在數千連接單體發生時，沿著鏈結方向的總伸縮移動量可達數十微米，非常類似肌肉纖維肌小節(sarcomere)滑動單元的行為。
Giuseppone表示，他們的實驗顯示此整合機制下的人造系統可以重現自然界的肌肉行為。可能的應用包含了奈米與微米機器人的製造，以及具可收縮性質的生物材料如人造肌肉纖維。受到上述發現的鼓舞，該團隊目前正嘗試進一步放大此伸縮運動，並且試圖製造其他類型的運動，如扭動與旋轉等細菌常使用鞭毛所進行的移動。詳見Angewandte Chemie International Edition|doi: 10.1002/anie.201206571。
原始網站: http://nano.nchc.org.tw/
譯者:Yann-Bor Chen (Texas A&M University-Commerce)
責任編輯:劉家銘