纳米机器在输送药物和充当纳米级的计算机存储器方面已经很有用。但由于先进的3D打印技术，达特茅斯学院的研究人员发现了一种方法，使纳米机器在人类规模上有用。
“到目前为止，利用纳米机器的机械工作一直非常困难，”达特茅斯大学(Dartmouth)化学助理教授、这项研究的首席研究员柯晨峰(Chenfeng Ke)说。“我们正在慢慢接近这样一个点，即微型机器可以在我们能看到、摸到和感觉到的规模上运行。”
达特茅斯大学的研究人员设计并合成了具有3D打印所需性能的机械连锁分子凝胶。他们利用纳米环之间的氢键相互作用打印出了点状3D结构。在打印过程中，研究人员发现，该结构的结构可以通过溶剂交换进行可逆变形和重组，在分子水平上，溶剂交换可以在随机穿梭和固定状态之间切换螺纹环结构。
该设计在3月22日的在线版《应用化学》，日记德国化学学会它是基于将MIMs转变为纳米级工作机器的研究。高温和pH值的改变可能导致轮烷结构内部的运动，轮烷是由分子轴上的环组成的，就像珠子穿在绳子上一样。这些环沿着轴移动或滑动导致分子改变形状并储存能量。
根据这篇论文，MIMs已经被用作分子穿梭器、开关、肌肉和泵。然而，化学家们在如何对MIMs的随机位置进行排序方面遇到了难题。建立这种顺序是必要的，以防止结构相互抵消的机械运动，以加强它们的分子运动。
研究人员利用这一概念开发了一种智能材料，这种材料能够举起2.268克的一角硬币，大约是举起它的结构重量的15倍。这种纳米材料能够举起一角硬币1.6毫米。研究人员说，为了比较起见，这就像一个人举起一辆汽车。
“制造基于纳米机器的智能材料仍然非常复杂，我们才刚刚开始，但这项新技术可以让复杂的智能设备的设计和制造成为可能，这是我们目前无法掌握的，”Ke说。
柯洁希望探索的一个领域是机器人技术。他认为，通过在上升运动中加入收缩和扭转运动，分子机器可以被用作软机器人，完成传统上由人手完成的任务。
“我们的工作为纳米机器提供了第一个3D打印原理，”Ke说，他与2016年诺贝尔奖得主弗雷泽·斯托达特爵士(Sir Fraser Stoddart)一起完成了博士后研究。“重要的是，我们还将分子运动转化为宏观尺度，以进行有用的工作。”
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