世界首個分子機器人誕生，擁有機器手臂能接收化學指令組裝分子

綜合 | 科技日報 編輯 | 化學加

導讀

據英國曼徹斯特大學官網20日報道，該校科學家研製出世界上首個「分子機器人」，其能接收化學指令並完成組裝分子等基本任務，未來可用於研發藥物、設計先進位造工藝以及搭建分子組裝線和分子工廠。

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曼徹斯特大學化學學院教授David Leigh的課題組在《自然》雜誌發表論文介紹，組成分子機器人的碳、氫、氧和氮等原子總共只有150個，大小只有百萬分之一毫米，將幾百億個這種機器人堆起來，也只有一粒鹽那麼大。但如此微小的分子機器人，卻擁有機器手臂，能夠根據指令操控單個分子，用機器手臂搭建分子產品。

雖然建造這類分子機器人極其複雜，但Leigh的團隊所用的技術都是基於簡單的化學反應，科學原理全是原子和分子相互作用，以及小分子如何構建大分子等化學知識。雷解釋道，所有的物質都是由分子構成，而分子的基本單位又是原子，與組成樂高機器人的過程極其相似，只是這次換成了原子，與藥物和塑料製品等合成工藝相同。

而其接受的指令是在特定溶液中進行的化學反應，科學家通過操作和編程不同的化學反應，給分子機器人發出不同化學指令，機器人對這些指令做出反應並執行一些基本任務。「一旦合成分子機器人後，科學家就會通過化學反應給它們下達化學指令，就像計算機程序一樣告訴它們在什麼時間執行何種任務。」

與汽車組裝線上的機器人組裝汽車主體部件類似，分子機器人能夠以不同方式安裝和固定分子組件，打造出不同的分子產品。而且由於非常微小，這些分子機器人具有很多優勢，能降低材料需求、加速藥物研發、大幅減少能源消耗及推進產品微型化等，因此未來有望在諸多領域帶來令人激動的應用。

Leigh教授稱：「分子機器人代表了機器微型化的終極形態。我們的目標就是儘可能設計出最小的機器人。這只是開始，我們預計在未來10到20年內，分子機器人將開始在分子工廠的裝配線上裝配分子和材料。」

研究人員稱，打造和操控這種微型機器人是極其複雜的，研究團隊使用的技術建立在單一化學過程的基礎上。Leigh教授補充道：「這些機器人是藉助化學過程進行裝配和操控的。其中涉及了分子與原子之間的交互作用以及小型分子如何構建大型分子的科學原理。」

Leigh教授稱：「這與科學家們使用單一化學藥品製造藥物和塑料品的過程相同。因此一旦這種納米機器人被製造出來，科學家們會通過投入化學物品下達指令，就像一道計算機程序一樣讓這些機器人知道什麼時候執行什麼任務。」

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