首個DNA材料制成的納米馬達面世

德國科學(xué)家在最新一期《自然》雜志上發(fā)表論文稱，他們首次成功使用DNA折疊法制造出了一款分子馬達。這種由遺傳物質(zhì)制成的新型納米馬達可以自我組裝并將電能轉(zhuǎn)換為動能，可以開關(guān)，還能通過施加電場控制其轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，未來有望用于驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。

汽車、鉆機等機器內(nèi)的馬達能幫人們完成日常生活中的各種任務(wù)，人體內(nèi)也有天然分子馬達在執(zhí)行重要任務(wù)，如一種被稱為ATP合成酶的馬達蛋白產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP）分子，供人體短期儲存和傳遞能量。

天然分子馬達不可或缺，但在微觀尺度上重建機械性能與ATP合成酶相當?shù)鸟R達則非常困難?，F(xiàn)在，研究人員借助DNA折疊術(shù)構(gòu)建了一個能工作的納米級旋轉(zhuǎn)馬達。

DNA折疊術(shù)由美國加州理工學(xué)院科學(xué)家保羅·羅斯蒙德于2006年發(fā)明。該研究負責人、慕尼黑技術(shù)大學(xué)（TUM）教授亨德里克·迪茨說：“多年來，我們一直在改進這種方法，現(xiàn)在可以借此研制出非常精確和復(fù)雜的物體，例如可以捕捉病毒的分子開關(guān)等?！?/p>

新型納米馬達由DNA材料制成，包含3部分：基座、平臺和轉(zhuǎn)子臂。基座約40納米高，固定在溶液中的玻璃板上?；习惭b了一個長500納米的轉(zhuǎn)子臂，使其能夠旋轉(zhuǎn)。位于基座和轉(zhuǎn)子臂之間的平臺對馬達能否按預(yù)期工作至關(guān)重要。在沒有能量供應(yīng)的情況下，電機的轉(zhuǎn)子臂會因為與周圍溶液中分子的碰撞而隨機移動，一旦通過兩個電極施加交流電壓，轉(zhuǎn)子臂就會在一個方向上旋轉(zhuǎn)。

迪茨表示，這種新型馬達具有前所未有的機械性能——它每秒產(chǎn)生的能量比兩個ATP分子分裂時釋放的能量還要多。此外，可以通過電場的方向及交流電壓的頻率和幅度來控制轉(zhuǎn)子臂旋轉(zhuǎn)的速度和方向，未來有望用于驅(qū)動用戶定義的化學(xué)反應(yīng)：在表面密布這種馬達，添加起始材料，隨后施加一點交流電壓，馬達就會產(chǎn)生理想的化合物。