打开华理“宝库”：从分子肌肉到荧光探针

蝴蝶状振动发光分子机器应用于高分子材料

长度仅为2nm的人工分子肌肉用于可逆伸缩调控微观物体的间距

2017年，在华东理工大学田禾院士大力推动下，诺贝尔化学奖获得者荷兰格罗宁根大学费林加教授以“国际知名大师客座教授”的身份被引进华东理工大学，并共同领衔组建“费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心”（以下简称“诺奖中心”），近年来，华理团队也在分子机器领域接连突破。

田禾院士和曲大辉教授团队设计合成像真实的肌肉一样能够收缩和舒张的微型分子肌肉，它不仅能在酸性或碱性环境的“口令”下进行可逆的、精准的线性伸缩运动，还能抓取和移动纳米世界里的微小物体。而且，研究团队还首创性地利用光学信号在时间维度可积分的策略克服了分子肌肉的单分子热力学噪声，清晰捕捉分子肌肉的工作“实况”。

生物体内存在丰富多样的分子机器，其中一项重要功能是控制体内物质的运输来维系生命体的正常运作，例如转运蛋白对离子及小分子物质的跨膜运输。受生物分子机器的启发，诺奖中心的曲大辉和包春燕教授设计合成了一架分子轮烷“缆车”，模仿天然转运蛋白，横跨磷脂双分子层，通过位点间的布朗运动实现离子的被动运输。这架“缆车”不仅运得快，而且设计了钾离子“专座”，从不会运错“客人”。这是分子机器首次应用于仿生离子通道领域。

最近，诺奖中心的张琦教授课题组开发了像蝴蝶一样的发光分子机器，能够感知高分子材料中的微观环境变化，并将其作为荧光信号反馈给用户，实现原本肉眼无法识别的分子尺度运动的荧光可视化监测。随着材料折叠、聚集等变化，“蝴蝶”会相应地“扇动”翅膀，发出不同颜色。

面向未来的智能响应材料，诺奖中心的童非研究员开发了光照下能够发生可逆致动的螺旋分子晶体，实现了动态微观化学反应到宏观机械运动的集成与放大：马骧教授提出“组装诱导发光”概念，成功构筑一系列长余辉、圆偏振发光的智能发光材料。在未来，诺奖中心将进一步聚焦分子机器与动态化学的基础研究，将分子微观世界的动态过程放大至宏观尺度，实现肉眼可见的、可运动做功的宏观智能材料。

这是一场“自下而上”的分子科学工业革命，其研究成果将面向人民生命健康与未来经济主战场，服务上海市科创中心建设，为未来智能材料技术奠定分子基础。

费林加教授曾说过：“也许化学的力量不仅是理解，还有创造，创造那些从未存在过的分子和物质。”在联合研究中心，越来越多研究者实践着创造，为推动分子机器的发展作出努力。