微型化的未来愿景产生了一系列合成分子电动机，这些电动机由多种能源驱动，并且可以执行各种运动。弗里德里希-亚历山大大学埃尔兰根-纽伦堡分校(FAU)的一个研究小组现已设法使用光控马达来控制催化反应。这使我们更接近实现纳米工厂的愿景，在纳米工厂中，各种机器的组合可以协同工作，就像生物细胞中的情况一样。该结果已发表在《化学学会杂志》上。

力学定律不能总是适用

根据定义，电动机将能量转换为特定类型的动能。例如，在分子水平上，蛋白质肌球蛋白可以利用化学能产生肌肉收缩。现在可以合成地生产这种纳米机器。但是，所使用的分子比蛋白质小得多，并且复杂程度也大大降低。

“机械物理定律不能简单地应用于分子水平，” FAU的有机化学I教授Henry Dube教授说。他解释说，例如，惯性在这个水平上不存在。由布朗运动触发，粒子不断运动。他解释说：“仅激活旋转电机是不够的，您需要结合一种棘轮机构来防止其向后旋转。”

2015年，在慕尼黑LMU期间，杜贝教授及其团队开发了一种由可见光驱动的特别快速的分子电动机。在2018年，他们开发了第一台完全由光驱动且不受环境温度影响的分子电动机。一年后，他们开发了一种不仅可以旋转而且可以执行八字形运动的变体。所有马达均基于半硫靛蓝分子，这是天然染料靛蓝的不对称变体，其中硫原子取代了氮原子。分子的一部分沿与分子的另一部分相反的方向分几步旋转。能量驱动的步骤由可见光触发并修饰分子，从而阻止了逆反应。

使用中的标准催化剂

进入FAU后，亨利·杜贝(Henry Dube)首次使用了2015年研发的旋转电机来控制单独的化学过程。它绕着半硫靛蓝的碳双键分四步移动。由光反应触发的四个步骤中的两个可以用于控制催化反应。这位化学家解释说：“绿光产生的分子结构将催化剂与半硫靛蓝结合，而蓝光释放了该催化剂。”

使用没有任何金属原子的标准催化剂。利用静电力，催化剂通过氢键与'马达分子中的氧原子对接。”原则上，所有使用氢键的催化剂都可以使用。 Dube教授解释说。否则必须使用化学合成法添加。

半硫靛蓝马达的旋转由可见光控制。同时，该系统允许催化剂的目标释放和键合，从而加速或减速所需的化学反应。杜贝教授说：“该项目是简单地以各种方式将分子马达集成到化学过程中的重要一步。” “这将使我们将来能够使用分子机器(如生产线)以高精度合成复杂的药物。”