“小分子机器”量子结构的构造及其物性

低维量子结构的构筑及调控是物理学向小尺度研究方向延伸的核心问题之一.本文重点围绕高鸿钧及合作者在"小分子机器"量子结构的构造及其物性方面开展的研究,系统地介绍了他们在单原子层次上设计、构造和调控的若干小分子机器量子结构.代表性工作有:(1)构筑了四叔丁基酞菁锌((t-Bu)4-Zn Pc)分子在Au(111)表面上"抛锚"的、带有固定偏心轴的单分子转子及其有序阵列,证实了转动行为的可调控性;(2)实现了单个小分子极限尺度(0.6 nm)的可逆电导转变,进而实现了稳定、重复、可逆的超高密度信息存储中的原理性应用;(3)首次直接证实代表性的"分子机器"轮烷(Rotaxane)分子的构型及其电导的可逆转变,澄清了当时化学界的一个争论热点,该热点也是2016年诺贝尔化学奖的主要成果;(4)通过单个H原子的吸脱附实现了酞菁锰(Mn Pc)分子在Au(111)表面Kondo效应的调控,这种单个自旋量子态的可逆控制,实现了极高密度信息存储(40 TB/cm~2)的原理性应用;(5)在通过"原子手术"Mn Pc分子所创制的一种新"功能体系"上发现了朗德g因子在原子尺度上具有的空间分布不均匀性,这是长期以来一直未解决的问题.这些系统工作为单分子发电机/无线电辐射器及纳米电子器件等的构造组装与应用奠定了基础.     

保罗·博耶(1918-2018)

正保罗·博耶是加州大学洛杉矶分校的生物化学家,他运用化学方法提出了三磷酸腺苷合成酶的功能机制,并获得了1997年诺贝尔化学奖。保罗·博耶(Paul D. Boyer)是加州大学洛杉矶分校的一名生物化学家,他凭借"美丽的小分子机器"这一发现而荣获1997年诺贝尔化学奖。这种分子机器可以帮助产生在所有活细胞中的化学能量转移。2018年6月2日,博耶     

走近诺贝尔奖(二十四) 用分子组装机器

正2016年诺贝尔化学奖获得者费林加曾说过这样一句话:"也许化学的力量不仅仅是理解,还有创造,创造那些从未存在过的分子和物质。"分子机器是化学家的一项重要创造和发明,它们将以我们看不见的方式潜移默化地改变世界。     

世界上最小的机器——2016年诺贝尔化学奖解析

2016年的诺贝尔化学奖颁给了Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa三位科学家, 以表彰他们在设计与合成分子机器领域的卓越贡献。本文主要介绍了分子机器的概念,以及三位科学家在开拓该领域过程中取得的代表性成果,并对这一新领域的未来做出了展望。     

充斥细胞的纳米分子机器

分子机器种类繁多 一个小小的生物细胞中,居然充斥着种类繁多的纳米级分子机器。它们和人类制造的机器一样,由许多部件相互配合,行使着特定的功能。     

近看分子机器人

我们周围随处可见形形色色的工具和机械,从钳子这样的小东西到传送带、吊车这样的庞然大物,简直不胜枚举。如果有一天机械突然消失不见,人类的生活显然将会变得束手无策举步维艰。目前正有科学家试图把对人类来说如此重要的机械在分子尺寸上组装起来,制造一种极其微小的装置,这种装置被称为"分子机器人"或"分子机器",     

分子机器研究前沿

分子机器以其在微观层面上可精准操控的特点,在分子器件、纳米发动机、医疗、智能材料等领域具有重大应用价值并引起了广泛的关注。分子机器研究虽然已获2016年诺贝尔化学奖,但目前其离真正实用化还有很长的一段路要走。文章聚焦近年来分子机器在合成、表征、构建固态以及能做功功能体系等方向的研究成果,并对该领域的未来进行了展望。     

微纳米马达研究的多学科交叉

<正>宏观世界中,马达的发明和驱动给我们的日常生活带来了翻天覆地的变化.同样,在微观世界中,微纳米马达的研制成功和实际应用也将给人类带来革命性的变革.受益于微纳米制造技术的快速发展,我们得以窥见通过操控原子、分子和纳米材料制备微纳米机器的可能性.2016年,Jean-Pierre Sauvage,Sir J.Fraser Stoddart和Bernard L.Feringa三位科学家因设计和合成出分子机器而被授予诺贝尔化学奖.这在某种程度上表明包括     

分子机器研究前沿

分子机器以其在微观层面上可精准操控的特点，在分子器件、纳米发动机、医疗、智能材料等领域具有重大应用价值并引起了广泛的关注。分子机器研究虽然已获2016年诺贝尔化学奖，但目前其离真正实用化还有很长的一段路要走。文章聚焦近年来分子机器在合成、表征、构建固态以及能做功功能体系等方向的研究成果，并对该领域的未来进行了展望。     

三蝶烯及其衍生物的合成与应用研究进展

三蝶烯及其衍生物是一类具有独特的三维刚性结构的化合物, 它们在过去的20多年内受到了人们很大的关注, 并已在包括分子机器、材料化学以及超分子化学等许多领域内得到了广泛的应用. 本文将概述三蝶烯及其衍生物的主要应用研究成果, 重点介绍我们研究组于近年来在基于三蝶烯的新型受体分子合成及其在分子识别与组装中应用的研究进展.     

本期内容简介

正分子机器以其在微观层面上可精准操控的特点,在分子器件、纳米发动机、医疗、智能材料等领域具有重大的应用价值并引起了广泛的关注。本期特约专稿文章聚焦近年来分子机器在合成、表征、构建固态以及能做功功能体系等方向的研究成果,并对该领域的未来进行了展望。     

美国正在开发肉眼看不见的“微小机器”

美国正在利用制造半导体技术,开发肉眼看不见的"微小机器"技术.这种微小机器采用以微米为单位的精密度加工的大规模集成电路等技术,以硅为原料,制造出肉眼看不见的齿轮、曲轴和机器上的微小结构.它是由加里福尼亚大学发起,由许多研究机关、大     

化学工程的新纪元

工业革命之后,随着各种先进的机器在工业生产中的应用,世界各国经济走向繁荣。然而,今天的工业发展主要是依靠熟练的操纵分子,而不再是机器。据美国一研究委员会的最新报道,化学工程,做为新分子技术发展的中心领域,在美国工业发展中将起着越来越重要的作用。     

二(口恶)英、有机磷和直链脂肪醇的毒性与分子体积的关系

用B3LYP/6-311G**方法计算了二(口恶)英、有机磷、直链脂肪醇的分子体积,与它们的毒性参数比较发现:在每一系列中都存在"临界毒性体积",即随着体积增大毒性首先增强,当分子体积超过"临界毒性体积"后,毒性随体积增加而减小.三类化合物具有相接近的"临界毒性体积",约为309～320A3,建议对线性溶解能关系方程进行修正.根据醇类毒性与分子体积的关系,预测了部分氟代直链脂肪醇麻醉能力的变化趋势和数值.     

多功能车床安全扳手

我们曾在<河南报业网讯>(2005.11.14)中看到一则新闻<长发卷进机器女孩头皮被揭,医生重新"种上">,文中报道了一位女车工在工作中因没有戴工作帽,造成头发被卷进机器的工伤事故.此外,文中又提到"按照机床操作工劳动安全操作规范,车床女工在操作机器时,尽量不要留长发,留有长发的应该戴上工作帽,将发辫盘在帽中,以防头发被卷进机器".     

自我复制机器人会威胁人类吗

机器与生物的重要区别是生物可以繁殖后代,而机器只能靠人来制造.然而,在许多科幻片中,机器人和人的差别慢慢消失,不少机器人学会了复制自己,最终有了取代人类的"阴险"想法,不少离奇的科幻故事由此产生.     

DNA纳米技术进展

<正>DNA分子是生物体存储和传递遗传信息的载体,具有进化产生的高效性和稳定性. DNA分子互补配对的可预测性和可编程性使其成为极具潜力的纳米构筑材料.特别地,近年来DNA纳米技术的发展为纳米科学和纳米技术带来了新的生长点,为构筑新型纳米组装体、超分子结构和分子机器提供了前所未有的强有力工具.早期DNA纳米技术集中于DNA结构的设计和构建.从最初发展的利用交叉结模块自下而上的层次构筑方案,到基于一条长单链DNA折叠的DNA折纸术的     

DNA纳米技术在凝血酶适配体分子设计中的应用进展

DNA纳米技术是纳米生物技术的一个重要研究领域,近年来发展迅猛.通过合理的设计,利用DNA或其他核酸的分子性质构建出可操控的新型纳米尺度的结构或机器,在生物医学应用领域中有广泛应用.本文介绍了利用DNA纳米技术对凝血酶适配体结构合理设计的相关进展.     

首只无线飞行机器昆虫自带“大脑”

正据美国趣味科学网站报道,第一只无线飞行机器昆虫振翅起飞了!美国科学家首次让其研制出的"机器蝇"(Robofly)独立振翅飞行,这或许只是微型机器人的一次小振动,却是整个机器人领域的一个大飞跃。"机器蝇"由华盛顿大学科研团队研制,其体重与牙签相当。该团队称,该"机器蝇"由激光驱动,自带"大脑"。研究人员把激光束对准位于"机器蝇"顶部的一块光伏电池,其能将激光转化为电能。但     

神经动力学:研究大脑信息处理的新领域

20世纪下半叶,人工智能和计算机技术的飞速发展,使许多人乐观地认为很快就可以造出与人脑相匹敌、甚至超过人脑的智能机器.甚至还有人提出人造智能机器在不久的将来会主宰世界和消灭人类,其中最突出的就是号称"人工大脑之父"的德加里斯(H.de Garis)教授[1].但是,其论断的基础并不牢固.