分子组装机器:纳米工厂

黄政凯 雷哲轩 杨娟

引用本文: 黄政凯,  雷哲轩,  杨娟. 分子组装机器:纳米工厂[J]. 大学化学, 2020, 35(2): 114-134. doi: 10.3866/PKU.DXHX201906016 shu
Citation:  Zhengkai Huang,  Zhexuan Lei,  Juan Yang. Molecular Assembler: Nanofactories[J]. University Chemistry, 2020, 35(2): 114-134. doi: 10.3866/PKU.DXHX201906016 shu

分子组装机器:纳米工厂

摘要: 在2016年获得诺贝尔化学奖后,分子机器作为最具应用前景的化学领域之一而广受关注。从属于其中的分子组装机器是一种能在微观尺度上精确控制化学反应的机器,又可称为纳米工厂。本文对纳米工厂的设计思路进行简要综述,结合工作原理与实际表现分析近年来相关的研究成果,并对其研究前景与面临的诸多挑战加以陈述与总结。

English

    1. [1] Feynman, R. P. Eng. Sci. 1960, 23, 22.

    2. [2] Vale, R. D.; Reese, T. S.; Sheetz, M. P. Cell 1985, 42, 39.

    3. [3] Miki, H.; Setou, M.; Kaneshiro, K.; Hirokawa, N. PNAS 2001, 98, 7004.

    4. [4] Carter, N. J.; Cross, R. A. Nature 2005, 435, 308.

    5. [5] Hirokawa, N.; Noda, Y.; Tanaka, Y.; Niwa, S. Nat. Rev. Mol. Cell. Bio. 2009, 10, 682.

    6. [6] Schliwa, M.; Woehlke, G. Nature 2003, 422, 759.

    7. [7] Shin, J. S.; Pierce, N. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10834.

    8. [8] von Delius, M.; Leigh, D. A. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3656.

    9. [9] Yildiz, A.; Tomishige, M.; Vale, R. D.; Selvin, P. R. Science 2004, 303, 676.

    10. [10] Hua, W.; Chung, J.; Gelles, J. Science 2002, 295, 844.

    11. [11] Kaseda, K.; Higuchi, H.; Hirose, K. Nat. Cell Biol. 2003, 5, 1079.

    12. [12] Isojima, H.; Iino, R.; Niitani, Y.; Noji, H.; Tomishige, M. Nat. Chem. Biol. 2016, 12, 290.

    13. [13] Sherman, W. B.; Seeman, N. C. Nano Lett. 2004, 4, 1203.

    14. [14] Gu, H.; Chao, J.; Xiao, S.-J.; Seeman, N. C. Nature 2010, 465, 202.

    15. [15] Wang, C.; Ren, J.; Qu, X. Chem. Commun. 2011, 47, 1428.

    16. [16] Zhou, C.; Duan, X.; Liu, N. Nat. Commun. 2015, 6, 8102.

    17. [17] Yin, P.; Yan, H.; Daniell, X. G.; Turberfield, A. J.; Reif, J. H. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4906.

    18. [18] Bath, J.; Green, S. J.; Turberfield, A. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4358.

    19. [19] Tian, Y.; He, Y.; Chen, Y.; Yin, P.; Mao, C. D. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4355.

    20. [20] Wickham, S. F. J.; Endo, M.; Katsuda, Y.; Hidaka, K.; Bath, J.; Sugiyama, H.; Turberfield, A. J. Nat. Nanotech. 2011, 6, 166.

    21. [21] Green, S. J.; Bath, J.; Turberfield, A. J. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 238101.

    22. [22] Omabegho, T.; Sha, R.; Seeman, N. C. Science 2009, 324, 67.

    23. [23] You, M.; Lyu, Y.; Han, D.; Qiu, L.; Liu, Q.; Chen, T.; Wu, C. S.; Peng, L.; Zhang, L.; Bao, G.; Tan, W. Nat. Nanotech. 2017, 12, 453.

    24. [24] von Delius, M.; Geertsema, E. M.; Leigh, D. A. Nat. Chem. 2010, 2, 96.

    25. [25] Barrell, M. J.; Campana, A. G.; von Delius, M.; Geertsema, E. M.; Leigh, D. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 285.

    26. [26] Beves, J. E.; Blanco, V.; Blight, B. A.; Carrillo, R.; D'Souza, D. M.; Howgego, D.; Leigh, D. A.; Slawin, A. M. Z.; Symes, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2094.

    27. [27] Martin, C. J.; Lee, A. T. L.; Adams, R. W.; Leigh, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11998.

    28. [28] Campana, A. G.; Leigh, D. A.; Lewandowska, U. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8639.

    29. [29] Kassem, S.; Lee, A. T. L.; Leigh, D. A.; Markevicius, A.; Sola, J. Nat. Chem. 2016, 8, 138.

    30. [30] Landge, S. M.; Aprahamian, I. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18269.

    31. [31] Kassem, S.; Lee, A. T. L.; Leigh, D. A.; Marcos, V.; Palmer, L. I.; Pisano, S. Nature 2017, 549, 374.

    32. [32] Zhou, C.; Yang, Z.; Liu, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1416.

    33. [33] Kelly, T. R.; Snapper, M. L. Nature 2017, 549, 335.

    34. [34] Gartner, Z. J.; Kanan, M. W.; Liu, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10304.

    35. [35] He, Y.; Liu, D. R. Nature Nanotech. 2010, 5, 778.

    36. [36] Meng, W.; Muscat, R.; McKee, M.; Milnes, P.; El-Sagheer, A.; Bath, J.; Davis, B.; Brown, T.; O'Reilly, R.; Turberfield, A. Nature. Chem. 2016, 8, 542.

    37. [37] Chen, G.; Gibson, K. J.; Liu, D.; Rees, H. C.; Lee, J.; Xia, W.; L, R.; X, H.; G, O.; Weizmann, Y. Nat. Mater. 2019, 18, 169.

    38. [38] Lewandowski, B.; De Bo, G.; Ward, J. W.; Papmeyer, M.; Kuschel, S.; Aldegunde, M. J.; Gramlich, P. M. E.; Heckmann, D.; Goldup, S. M.; D'Souza, D. M.; et al. Science 2013, 339, 189.

    39. [39] De Bo, G.; Kuschel, S.; Leigh, D. A.; Lewandowski, B.; Papmeyer, M.; Ward, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5811.

    40. [40] De Bo, G.; Gall, M. A. Y.; Kitching, M. O.; Kuschel, S.; Leigh, D. A.; Tetlow, D. J.; Ward, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 10875.

    41. [41] De Bo, G.; Gall, M. A. Y.; Kuschel, S.; De Winter, J.; Gerbaux, P.; Leigh, D. A. Nat. Nanotech. 2018, 13, 381.

    42. [42] Kim, J.; Lee, J.; Hamada, S.; Murata, S.; Park, S. H. Nat. Nanotech. 2015, 10, 528.

    43. [43] Li, J.; Nowak, P.; Otto, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 9222.

    44. [44] Barboiu, M. Constituional Dynamic Chemistry; Springer-Verlag:Heidelberger, Berlin, Germany, 2014.

    45. [45] Nguyen, R.; Allouche, L.; Buhler, E.; Giuseppone, N. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1093.

    46. [46] Sadownik, J. W.; Mattia, E.; Nowak, P.; Otto, S. Nat. Chem. 2016, 8, 264.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2
  • 文章访问数:  13
  • HTML全文浏览量:  2
文章相关
  • 收稿日期:  2019-06-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章