一种新的分子马达消耗手性燃料来驱动围绕单一共价键的单向旋转。这台26个原子的机器由催化反应提供动力,模拟了生物过程的各个方面。

虽然研究人员之前已经制造了许多不同的分子马达,但到目前为止,还没有一种能够围绕单键在一个方向上自主地360°旋转。该设备是由来自大卫利英国曼彻斯特大学(University of Manchester)的研究小组。

一个显示分子棘轮的四个不同的段的图

来源:©Stefan Borsley et al/施普林格Nature Limited 2022

分子机器的转子(蓝色/红色)围绕定子(灰色)移动,并通过手性碳二亚胺燃料(R,R)-2驱动的酸酐形成(II)锁定到位置。手性水解催化剂(R)-4然后释放转子,使它可以回到它的初始配置

在碳二亚胺燃料的存在下,电机的吡咯-2-羰基围绕N-C键旋转,将其连接到分子的苯-2-羰基部分。该过程由持续的分子内酸酐生成和水解反应驱动,方向偏差由燃料的手性和加速水解步骤的添加剂决定。

电机每3小时旋转1圈左右,每转3、4圈就会出现方向错误。然而,这项工作背后的研究人员希望,他们的设备结构的简单性将使未来的设计具有更快的旋转速度和更少的错误。

Leigh的团队强调了这种蛋白质三磷酸腺苷细菌鞭毛马达是自然界中发现的自动化学燃料分子马达的例子。