分子在光“牵线”下实现特殊配对

科技日报2024年12月30日报道，意大利博洛尼亚大学团队借助光的力量完成了一项有趣的研究。他们成功地把丝状偶氮苯分子插入环糊精分子的空心中，形成了一种分子特殊配对。这种组合在自然状态下是无法实现的，但在光的“牵线搭桥”下变成了可能。相关研究发表于最新一期《化学》杂志。

团队发现，向水溶液中施加光能，可以让分子排列偏离自然状态下的“最稳定结构”，从而生成新型分子组合。这种现象在生物体中很常见，但在人工分子中却少有研究。

此次实验中使用了两种主要分子，即环糊精和偶氮苯。环糊精的中间有空心分子，外形像一个倒扣的圆锥。偶氮苯则是一个可以在光的作用下改变形状的分子。

通常情况下，这两种分子在水里相遇时，偶氮苯会插进环糊精的空心里，形成两种可能的配对方式，即复合物A和复合物B。

复合物A比复合物B更稳定，但复合物B形成得更快。在没有光的情况下，溶液最终只会形成稳定的复合物A。但当用光照射时，偶氮苯分子会改变形状，使复合物解离并重新组装。也就是说，复合物A和复合物B会不断地“分手”再配对。由于复合物B形成得更快，持续光照下，溶液中主要是复合物B。一旦停止光照，偶氮苯分子会恢复原状，溶液最终又回到只含复合物A的状态。

这种用光操控分子自组装的方法为人工系统模拟生物体内的动态过程提供了新思路。实验表明，光不仅是一种清洁、可持续的能源，还能够通过简单的方式，改变分子的排列和反应机制。

这一技术有望在智能药物、动态材料、纳米马达等领域得到广泛应用，甚至有望开发出对外界刺激有反应的智能材料。

（2024年12月30日" 张佳欣" 科技日报）