首个由DNA材料制成的纳米马达问世

德国科学家在最新一期《自然》杂志上发表论文称，他们首次通过DNA折叠成功制造出一种分子马达。这种由基因材料制成的新型纳米电机可以自我组装，将电能转化为动能，可以开关，通过施加电场可以控制其转速和方向。未来有望用于驱动化学反应。

汽车、钻机和其他机器中的电机可以帮助人们完成日常生活中的各种任务。人体内也有执行重要任务的天然分子马达。例如，一种叫做ATP合酶的马达蛋白产生三磷酸腺苷(ATP)分子，用于短期储存和能量转移。

天然的分子马达是不可或缺的，但是在微观尺度上重建具有与ATP合酶相当的力学性质的马达是非常困难的。现在，在DNA折叠的帮助下，研究人员已经建造了一个工作的纳米级旋转电机。

DNA折叠是由加州理工学院的科学家保罗罗斯蒙德在2006年发明的。这项研究的领导者、慕尼黑工业大学(TUM)教授亨德里克迪茨(Michael Dietz)说：“我们多年来一直在改进这种方法，现在我们可以用它来开发非常精确和复杂的物体，比如可以捕捉病毒的分子开关等。”

新型纳米电机由DNA材料制成，由底座、平台和转子臂三部分组成。基底约40纳米高，固定在溶液中的玻璃板上。一个500纳米长的转子臂安装在底座上，使其能够旋转。底座和转子臂之间的平台对于电机按预期工作非常重要。在没有能量供应的情况下，由于与周围溶液中的分子碰撞，电机的转子臂会随机运动。一旦通过两个电极施加交流电压，转子臂将向一个方向旋转。

Dietz表示，这种新型马达具有前所未有的机械性能，——并且它每秒产生的能量比两个ATP分子分裂时释放的能量还要多。此外，转子臂旋转的速度和方向可以通过电场的方向以及交流电压的频率和幅度来控制。它有望在未来用于驱动用户定义的化学反应：当表面密密麻麻地覆盖着起始材料，然后施加一点交流电压，马达就会产生理想的化合物。