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化学:機械的インターロック分子ローターの一方向性回転

Nature 424, 6945 doi: 10.1038/nature01758

分子モータータンパク質は自然界に広く存在する。これに触発されて、分子レベルで制御された運動を生み出す能力をまねた人工機械を創出する試みがなされてきた。最近の人工分子ローターの例として、単結合の周りで120度の一方向性分子内回転をする分子がある。もう1つの例は、中央の二重結合が何度も続けて異性化することにより一方向性回転を繰り返し起こせる分子である。今回我々は、1個または2個の小さな輪が1個の大きな輪を回るような、機械的に結合された集合体においても、連続的な一方向性回転を引き起こせることを示す。これらの[2]カテナンおよび[3]カテナンにおいて、小さな輪は、大きな輪の途中に位置する異なった結合サイトの間を、とびとびに移動する。この運動は、異なった結合サイトに対する小さな輪の相対的親和力を変化させる光、熱、あるいは化学的刺激によって引き起こされる。[2]カテナンでは、小さな輪が運動するとき位置の正確性は高いが運動の方向は制御できない一方、[3]カテナンでは、2個の輪が互いに相手の運動を妨げるため、全体としては刺激によって大きな輪に沿った一方向性運動が起こることがわかった。

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