生命是由分子機器驅動的。這些微型電機在每個電池中都可以將化學能轉化為工作，以保持身體的運動。合成分子機器的發(fā)明，其在功率小型化技術上執(zhí)行類似的工作，是納米科學中的熱門話題。

現(xiàn)在，由大阪大學領導的團隊發(fā)明了一種類似棘輪的分子機器 - 一種復雜分子裝置的潛在組成部分 - 只允許在一個方向上移動。這允許同時觀察分子機器的運動和化學反應性，這一直是一個長期的挑戰(zhàn)。

分子機器的經典設計是對稱的“啞鈴” - 中間的一個大型環(huán)狀分子，夾在每端的笨重阻滯劑之間，通過間隔物連接。受這種模式(稱為輪烷)的啟發(fā)，大阪團隊創(chuàng)造了一種偽輪烷，其中所有三個部分 - 兩個阻擋物(“站”)和中央循環(huán) - 都是小環(huán)。該研究報告在科學報告中報道。

他們的分子機器的兩個站都是由六元環(huán)的吡啶鎓制成的。甲基(CH3)基團連接到每個站，如帶刺鉤。但是，一個站點帶有一個甲基，而另一個站點有兩個。

研究第一作者Akihito Hashidzume說：“這種不對稱性沿著分子的長度設置了一個軸，有利于向雙鉤狀末端移動，這就像一個塞子。”

通過使用由六個葡萄糖環(huán)制成的大環(huán)α-環(huán)糊精(α-CD)證明了該概念。α-CD環(huán)足夠寬以適合單鉤端部并沿棘輪朝止動器滑動。在途中，它與車站和中央環(huán)相互作用。事實上，α-CD催化一種化學反應，其中棘輪狀分子與水溶劑交換氫原子。

標記實驗證實，這種交換僅發(fā)生在棘輪的一端。當反應在重水(D 2 O)中進行時，在單鉤站和中心環(huán)的甲基以及第二站的亞甲基上發(fā)現(xiàn)氘(D)原子，但不是雙鉤塞子。似乎α-CD通過中心環(huán)但被阻止到達塞子的甲基。

相應的作者Akira Harada說：“在這里，我們有一種化學反應，同時運動偏向一個方向。” “我們稱之為'面部選擇性翻譯'，因為α-CD更傾向于從偽輪烷的一面移動到另一面。我們從大自然中獲取靈感：通過在一個方向上移動，我們希望利用化學能與生物分子馬達類似，就像肌肉中那樣。“