央广网北京4月25日消息 近日，中国科学院高能物理研究所研究员石伟群课题组在锕系分子机器领域取得重要进展，通过锕系金属与光活性有机轮烷的巧妙结合，成功实现锕系分子机器的可控光致宏观力学响应。相关研究成果在线发表在《自然-通讯》上。
第一次工业革命以来，机器代替了大量繁重的人类劳动，改变了人类社会的生产方式和发展进程。分子机器是宏观机器的缩微化，在微观世界中同样发挥着重要作用。分子机器由分子尺度的结构单元构成，在外界能量驱动下能行使某种特定功能。但目前，分子机器离实际应用尚有距离。
“能否走向实际应用的关键在于实现其器件化与集成化，其中一个极具挑战性的科学问题在于如何操控其微观结构变化，实现分子机器的宏观机械响应。”石伟说。
研究团队在前期锕系-有机轮烷配合物研究的基础上，首次将具有光二聚活性的葫芦脲主客体体系引入到铀酰-轮烷结构中，成功构筑出一例新型光活性锕系聚轮烷材料，并实现该材料在紫外光照射下的可控宏观力学响应。该团队对这一宏观光致动分子机器的微观分子机制进行解析，结果发现由于材料晶格中各结构单元的巧妙组装，局部光化学反应产生的内应力得以在晶格中有效累积，最终诱导棒状晶体材料的光致弯曲。而且，与其它光致弯曲晶体相比，研究中晶体材料的光致弯曲速率要低两个数量级，为晶态分子机器光致响应的中间态化合物捕捉及其宏观弯曲的精确控制提供了可能。
该研究实现了分子机器的微观结构变化向宏观力学响应的跨越，推动了分子机器的实用化。通过建立微观结构变化与宏观可控运动之间的构效关系，也为构筑其它具有宏观响应和可控运动行为的新型分子机器提供了新思路和科学参考。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-022-29738-y.
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