奈良科技学院 由星形分子组成的一系列分子齿轮
荣誉:圭内尔·拉佩恩(NAIST和联合包裹) 几个世纪以来，齿轮系一直被用来将齿轮转速的变化转化为旋转力的变化
汽车、电钻，以及基本上任何有旋转部件的东西都使用它们
分子尺度的齿轮是一个更近的发明，可以使用光或化学刺激来启动齿轮旋转
日本奈良科技研究所(NAIST)的研究人员与法国保罗·萨巴捷大学的研究团队合作，在《化学科学》杂志上发表的一项新研究中报告说，一种可视化超小型齿轮系(一种相互连接的齿轮链)快照的方法正在发挥作用
NAIST项目负责人盖尔·拉佩恩教授致力于制造分子级机械设备，如轮子和马达
研究人员最近为分子齿轮系设计了一个齿轮，但目前还没有办法想象齿轮的运行
“监测分子齿轮运动最直接的方法是通过静态扫描隧道显微镜图像
出于这些目的，齿轮的一个齿必须在空间或电化学上不同于另一个齿，”拉彭解释说
研究人员首先创造了一个由五个桨组成的分子齿轮，其中一个桨比其他四个桨长几个碳原子
然而，正如他们去年所展示的那样，桨叶长度的差异会破坏齿轮系的协调运动
因此，桨式电化学的差异是一种更有前途的设计方法，但综合起来更具挑战性
“我们使用计算研究来预测吸电子单元或金属化学是否可以在不改变桨叶尺寸的情况下定制桨叶的电子特性，”拉彭说
这种定制的特性是重要的，因为人们可以通过使用扫描隧道显微镜观察它们作为对比的差异，从而促进静态成像
一个5纳米大的五卟啉分子齿轮
荣誉:圭内尔·拉佩恩(NAIST和联合包裹) “我们的五卟啉齿轮原型包含一个带有氰基苯基取代基或锌(而不是镍)金属中心的桨，”拉彭解释道
“各种光谱学技术证实了我们合成的结构
" 研究人员如何使用这些齿轮？想象一下，将一束高度聚焦的光束照射到其中一个齿轮上，或者施加化学刺激来启动旋转
通过这样做，人们可以像在传统的齿轮系中那样以协调的方式旋转一系列齿轮，但是是在分子尺度上，这包括设备的最终小型化
“我们现在有办法想象这种旋转，”拉佩恩指出
通过利用这一发展来进行单分子力学研究，拉彭乐观地认为，广泛的研究界将有一个强大的集成纳米机器的新设计
他说:“我们还没有达到目标，但我们正在共同努力，让它尽快实现。”
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