近日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《納米快報(bào)》（Nano Letters）在線(xiàn)報(bào)道了一種新型的由光子驅(qū)動(dòng)的“分子納米馬達(dá)”。這種單分子馬達(dá)將光能高效地轉(zhuǎn)變成機(jī)械力，不僅能將光能的利用率從過(guò)去的10%提高到25%以上，還沒(méi)有人們所憂(yōu)慮的在其過(guò)程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題。

　　據(jù)介紹，分子馬達(dá)可以為未來(lái)的納米器件提供一種能量源泉。如果要實(shí)現(xiàn)納米機(jī)器的設(shè)想，提供能量的動(dòng)力系統(tǒng)是個(gè)關(guān)鍵部分，即使工藝再精致，人們也不可能制作出納米數(shù)量級(jí)的機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)，所以科學(xué)家們寄希望于分子馬達(dá)可以為納米機(jī)器提供動(dòng)力。這項(xiàng)研究由美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)化學(xué)系華裔科學(xué)家譚蔚泓教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組完成。
 
　　譚蔚泓在大洋彼岸接受了編輯的電話(huà)采訪(fǎng)。他介紹，這個(gè)馬達(dá)主要由一個(gè)具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的DNA分子組成，并嵌入了光敏性的偶氮苯組分來(lái)完成可逆的光控轉(zhuǎn)換操作。在紫外―可見(jiàn)光的照射下，這個(gè)單分子納米馬達(dá)可以達(dá)到40%～50%的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，在常溫常壓條件下，納米馬達(dá)就可以表現(xiàn)出良好的、規(guī)整的可控性，并具有無(wú)廢料排除的特性。與其他多組分的DNA納米馬達(dá)相比，這種單分子馬達(dá)由于其單組分特性，分子運(yùn)動(dòng)主要受獨(dú)特的分子內(nèi)相互作用的影響，從而可以減少分子間作用力的干涉，并表現(xiàn)為濃度非依賴(lài)性。
 
　　他主持的這項(xiàng)研究由美國(guó)科學(xué)基金會(huì)和衛(wèi)生總署支持。研究小組設(shè)計(jì)的由光子控制驅(qū)動(dòng)的單分子納米馬達(dá)，由一個(gè)分子吸收一個(gè)光子后，可產(chǎn)生大約20×10-12的牛頓力，并做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
 
　　與科學(xué)家以往研究不同的是：過(guò)去關(guān)于太陽(yáng)能的研究主要是光―熱轉(zhuǎn)換或光―電轉(zhuǎn)換，而非直接產(chǎn)生機(jī)械力。目前，他們?cè)O(shè)計(jì)的單分子馬達(dá)，理論上的光能利用率很高，目前實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的利用率為25%。
 
　　他們?cè)O(shè)計(jì)的單個(gè)納米馬達(dá)的尺寸只有2～5納米，若把這些馬達(dá)組裝在一起，尺寸可達(dá)到10～12納米。因此，若把這種馬達(dá)用來(lái)吸收太陽(yáng)能，相比傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池，能更有效地利用太陽(yáng)能。
 
　　然而，納米馬達(dá)產(chǎn)生的動(dòng)力與其尺寸有關(guān)。納米馬達(dá)尺寸很小，目前這項(xiàng)技術(shù)離實(shí)用還有很遠(yuǎn)的距離。如果要用這種馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)或其他大型設(shè)備，需要把大量的納米馬達(dá)裝配在一起，目前尚有困難。
 
　　譚蔚泓說(shuō)：“主要的困難在于如何把這些馬達(dá)由陽(yáng)光照射所產(chǎn)生的分子級(jí)動(dòng)力累積在一起，輸出可用的動(dòng)力。目前我們已開(kāi)始制造這類(lèi)裝置的原型機(jī)?！?BR> 
　　他還介紹，研究小組中的博士研究生康懷志和陳燕正在研究分子組裝方法，把單個(gè)的分子馬達(dá)有序地結(jié)合起來(lái)，以充分利用太陽(yáng)提供的光能。這種分子組裝方法可將大量的分子集合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)有效的分子力的利用。
 
　　譚蔚泓曾先后就讀于湖南師范大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院。1993年獲美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)博士學(xué)位。目前為佛羅里達(dá)大學(xué)化學(xué)系教授、納米生物技術(shù)研究中心副主任，并在該校癌癥研究中心和大腦研究所擔(dān)任研究員。