光控分子機器可以使比其自身大得多的物體進行旋轉，但一旦達到所謂的光靜止狀態，它們就會停止旋轉。通過使用對光敏感的手性液晶，就有可能產生連續旋轉的超光譜分子結構。而這種機器在肌肉合成，納米和微型機器人以及高級機械馬達等應用有所幫助。
分子機器經過數十億年的發展，利用陽光或復雜化學反應的能量，在自然界中普遍存在。例如，人體肌肉是由數以千計的這種機器，通過協調運動所控制的，而這些機器就是由復雜的蛋白質組成的。
最近，研究人員成功地將光燃料分子作為分子馬達整合到液晶薄膜中，以制造出光線照射下就可以旋轉的這種機器。法國波爾多大學的團隊負責人Etienne Brasselet對此舉例介紹道，將手性分子馬達嵌入液晶薄膜中，能夠使得比自身大得多的玻璃棒旋轉。然而，問題是超分子的旋轉運動一旦達到光穩定狀態（又稱說光化學平衡狀態）就會停止。
液晶薄膜具有特殊的幾何性
目前，荷蘭特溫特大學的Brasselet和Nathalie Katsonis已經克服了這個問題，該系統將相同的光敏手性分子馬達，用于先前研究中來摻雜向列相液晶。新研究工作的不同之處在于研究人員添加了一種被動手性共摻雜分子。然后他們將基于螺旋得到的液晶膜限制在兩個載玻片之間，每個載玻片都迫使液晶分子定向垂直于載玻片。
研究人員Brasselet解釋道：“當單元之間的間隙小于液晶的螺距時，螺旋就會被抑制。我們利用紫外激光束可通過調整超分子螺旋間距照射混合物來釋放它。這會在顯微鏡下觀察到薄膜內部產生的局部缺陷結構或圖案。在低強光下，該結構會出現左旋或右旋對稱的圖案，但是當激光束的能量充分增加時，會自發產生對稱破裂并出現新的旋轉圖案。事實上，在持續光照下旋轉會長達40小時。”
手性是關鍵
研究人員將研究成果發表在了Nature Nanotechnology?中，其中指出手性是這些機器旋轉的關鍵，因此應該從一開始就將其整合到分子馬達的設計中。 他們提出：“這種現象可以被認為是別洛烏索夫-扎伯廷斯基（BZ）反應的手性對應物，這種手性超分子結構將來可用于將光轉化為工作的開發自主分子系統。”
化學專業的學生所喜愛的BZ反應是指處于非平衡狀態下，反應物濃度和產物濃度不斷增加和減少使反應在不同狀態之間進行變化。
原文來自nanotechweb
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