慕尼黑工业大学化学

慕尼黑工业大学（TUM）的研究人员开发了一种由化学燃料驱动的超分子尺度人造马达，用于传递旋转运动。研究人员在研究论文中称，这是首次在生物学领域实现这一目标。

传统的机械马达起源于复制自然界中大量可见的运动。虽然人类已经成功地以各种方式在大范围和小范围内实现了运动，但在分子微观层面实现这一目标却很困难。

（注：超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性）

微观马达有多大？

科学家们之前在原始细菌中观察到了分子尺度的马达，如古细菌，它们具有被称为鞭毛的鳍状结构。这种生物体利用这种结构四处移动，并由细胞的燃料三磷酸腺苷（ATP）提供动力。

在超分子化学教授Job Boekhoven领导的研究小组开始研究之前，这种结构的人工复制是非常困难的。研究小组制造的这个超分子马达由该小组开发的肽带组成，当添加化学燃料（不是ATP）时，肽带会被激活。

肽是一串氨基酸，是生物细胞内蛋白质的组成部分。当添加化学燃料时，带状物会卷曲成小管，然后旋转。整个装置的长度不超过几微米，宽度仅为纳米。然而，它可以在显微镜下实时可视化。

图A显示了马达的激活和停用原理，图B肽带的状态及其在燃料存在下的变化。图片来源：Chem。

马达可以做什么运动？

与其他马达一样，微型马达的速度可以通过调节添加的燃料量来控制。另一方面，旋转运动的方向，无论是顺时针还是逆时针，都取决于带中分子块的结构。

如果超分子马达要实际使用，研究人员需要知道它可以产生的力。因此，研究人员与慕尼黑工业大学分子生物物理学教授、光学测量方法专家Matthias Rief合作。研究小组共同发现，激活的肽带施加了足够的力，可以移动几微米大小的物体。

从这里开始，研究人员假设，如果把几个这样的肽带放在一起，就可以创造出可以在表面爬行的微观设备或“微机器人”。