惊世打破！科学家揭晓全球最小分子机器

  近来，来自日本千叶大学、日本分子科学研讨所和中国台湾清华大学的科研团队取得了一项震慑全球科学界的重大成果。他们成功发明出了世界上最小的分子机器，这一豪举有望在很多范畴掀起革命性的浪潮。

  分子机器由少量分子构成，在催化、分子电子学、医学和量子资料等多个范畴具有巨大的革新潜力。它们可以将外部影响（如电信号）转化为分子层面的可控机械运动。而此次研讨的中心 —— 二茂铁分子，因其共同的结构和性质十分重视。自 1973 年其发现者荣获诺贝尔化学奖以来，二茂铁一向被视为分子机器研讨范畴的要害分子。它形似鼓状，中心的铁原子被两个五元碳环夹在中心，其铁离子的电子态改变可引发碳环环绕中心轴旋转，这一特性使得它有望经过外部电信号完成分子等级的准确操控。

  但是，二茂铁在实践运用中面对巨大应战。以往，当它吸附在平整贵金属基底外表时，即便在超高真空条件下，室温邻近也极易分化，此前一直没牢靠办法能在不引发分化的情况下将其固定在外表。

  此次千叶大学工程研讨生院的山田丰和副教授带领团队取得了要害打破。他们经过在贵金属外表预涂二维冠醚分子膜，初次成功将二茂铁分子安稳吸附在外表上，完成了原子等级的二茂铁分子运动，这也是初次根据二茂铁的分子运动直接试验依据。相关成果于 11 月 30 日宣布在《Small》杂志上。

  研讨团队先将二茂铁润饰为二茂铁铵盐（Fc - amm）以进步安稳性并保证能固定在基底外表，然后将其锚定在由冠醚环状分子组成的单层膜上，该单层膜置于平整铜基底上。冠醚环状分子中心环可捕获 Fc - amm 分子中的铵离子，然后避免二茂铁与金属基底触摸而分化。

  接着，研讨团队运用扫描隧道显微镜（STM）探针施加电压，触发了分子的横向滑动运动。当施加 - 1.3 伏电压时，铁离子电子结构中呈现空穴，使其从 Fe²⁺转变为 Fe³⁺状况，然后引发碳环旋转和分子横向滑动。理论核算标明，这种滑动是因为带正电的 Fc - amm 离子间的库仑排斥力所造成的，且电压移除后分子能康复原位，标明运动可逆且可由电信号准确操控。

  山田丰和副教授着重：“这项研讨为根据二茂铁的分子机械带来了令人兴奋的可能性，其在分子水平履行特定使命的才能将推进精细医学、智能资料和先进制作等很多科学和工业范畴的革命性立异。”

  这一打破无疑为分子机器的规划和操控带来了要害发展，有望在许多范畴催生重大打破，为人类科学技术进步拓荒新的路途。

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