光控分子机器可以使比其自身大得多的物体进行旋转，但一旦达到所谓的光静止状态，它们就会停止旋转。通过使用对光敏感的手性液晶，就有可能产生连续旋转的超光谱分子结构。而这种机器在肌肉合成，纳米和微型机器人以及高级机械马达等应用有所帮助。
分子机器经过数十亿年的发展，利用阳光或复杂化学反应的能量，在自然界中普遍存在。例如，人体肌肉是由数以千计的这种机器，通过协调运动所控制的，而这些机器就是由复杂的蛋白质组成的。
最近，研究人员成功地将光燃料分子作为分子马达整合到液晶薄膜中，以制造出光线照射下就可以旋转的这种机器。法国波尔多大学的团队负责人Etienne Brasselet对此举例介绍道，将手性分子马达嵌入液晶薄膜中，能够使得比自身大得多的玻璃棒旋转。然而，问题是超分子的旋转运动一旦达到光稳定状态（又称说光化学平衡状态）就会停止。
液晶薄膜具有特殊的几何性
目前，荷兰特温特大学的Brasselet和Nathalie Katsonis已经克服了这个问题，该系统将相同的光敏手性分子马达，用于先前研究中来掺杂向列相液晶。新研究工作的不同之处在于研究人员添加了一种被动手性共掺杂分子。然后他们将基于螺旋得到的液晶膜限制在两个载玻片之间，每个载玻片都迫使液晶分子定向垂直于载玻片。
研究人员Brasselet解释道：“当单元之间的间隙小于液晶的螺距时，螺旋就会被抑制。我们利用紫外激光束可通过调整超分子螺旋间距照射混合物来释放它。这会在显微镜下观察到薄膜内部产生的局部缺陷结构或图案。在低强光下，该结构会出现左旋或右旋对称的图案，但是当激光束的能量充分增加时，会自发产生对称破裂并出现新的旋转图案。事实上，在持续光照下旋转会长达40小时。”
手性是关键
研究人员将研究成果发表在了Nature Nanotechnology 中，其中指出手性是这些机器旋转的关键，因此应该从一开始就将其整合到分子马达的设计中。 他们提出：“这种现象可以被认为是别洛乌索夫-扎伯廷斯基（BZ）反应的手性对应物，这种手性超分子结构将来可用于将光转化为工作的开发自主分子系统。”
化学专业的学生所喜爱的BZ反应是指处于非平衡状态下，反应物浓度和产物浓度不断增加和减少使反应在不同状态之间进行变化。
原文来自nanotechweb
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