分子机器

分子机器、纳米粒子或纳米机器是响应特定刺激（输入）产生准机械运动（输出）的分子组件。在细胞生物学中，大分子机器经常执行对生命至关重要的任务，例如DNA复制和ATP合成。该表达式通常更普遍地应用于仅模拟在宏观水平上发生的功能的分子。该术语在纳米技术中也很常见，其中提出了许多高度复杂的分子机器，旨在构建分子组装器。在过去的几十年里，化学家和物理学家都在尝试使宏观世界中的机器小型化，并取得了不同程度的成功。分子机器处于细胞生物学研究的前沿。2016年诺贝尔化学奖授予了Jean-PierreSauvage、SirJ.FraserStoddart和BernardL.Feringa，以表彰他们对分子机器的设计和合成。

分子机器可分为两大类；人工和生物。一般来说，人工分子机器（AMM）是指人工设计和合成的分子，而生物分子机器通常可以在自然界中找到，并在地球上的生物发生后进化成它们的形式。

构建更复杂的分子机器是理论和实验研究的活跃领域。已经设计了许多分子，例如分子螺旋桨，尽管这些分子的实验研究因缺乏构建这些分子的方法而受到抑制。在这种情况下，理论建模对于理解轮烷的自组装/拆卸过程非常有用，这对于构建光动力分子机器非常重要。这种分子水平的知识可以促进纳米技术领域更复杂、通用和有效的分子机器的实现，包括分子组装机。虽然目前不可行，但分子机器的一些潜在应用是分子水平的运输、纳米结构和化学系统的操纵、高密度固态信息处理和分子修复。在分子机器可以实际使用之前，需要克服许多基本挑战，例如自主操作、机器的复杂性、机器合成的稳定性和工作条件。