ナノスケールデバイス：電動分子モーター

巨視的な電動モーターは、現代社会のほぼ全ての側面に大きな影響を与え続けている。従って、電気によって駆動できる分子モーターの開発を目指す取り組みほど、時宜を得たものはないだろう。今回我々は、2つのシクロビス(パラコート-p-フェニレン)（CBPQT⁴⁺）環が溶液中で電気エネルギーを供給されて50員環ループを単一方向に周回させるという、[3]カテナンを用いた電動分子モーターについて報告する。このループ構成では、両方の環がフラッシング・エネルギー・ラチェットに誘導されて、高度な一方向性（85％）で確実に移動する一方、2つの環の間の相互作用は、F_OF₁ ATPシンターゼが示すものに似た二次元ポテンシャルエネルギー面（PES）を生じさせる。一方向性は、振動する電圧や、酸化還元電位の外部変調によって駆動される。我々は当初、同族体である[2]カテナンに注目したが、1つの環の一方向運動を支えるには速度論的非対称性が不十分であることを見いだしただけであった。そのため我々は、第二のCBPQT⁴⁺環を組み込み、2つの可動環の相互作用によってさらなる対称性の破れを与えた。[3]カテナンにおいて、電気的に駆動して2つの環にループを周るよう連続的に周回運動させるという今回の実証は、廃棄物の生成を伴わず、表面結合型電動分子モーターへの重要な一歩である。

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