在人體中扮演著“氧氣運送工”重要角色的血紅素,，有望找到替代品,。昨天下午,，中國科技大學正式對外發(fā)布：該校最新完成的一項科學研究，對一種結構與人體內血紅素,、植物體內葉綠素具有高度相似性的分子進行了“控制”,，未來有望將之“改造”成血紅素或葉綠素的替代品。

        血紅素是紅細胞的成分,，在人體中承擔著向全身運送氧氣并運出二氧化碳的重要任務,，其一旦減少即可導致貧血。據中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室楊金龍教授介紹,，他們所“控制”的這種分子,，呈十字架形狀，其結構和性質與血紅素的結構極為相似,，一旦能夠對之進行合理的“修補手術”,，則具有廣泛而重要的應用價值。

        經過兩年多的努力,，科大侯建國院士,、楊金龍教授和朱清時院士等科研人員，利用一種特殊的真空掃描隧道顯微鏡，巧妙地對這種分子進行了高難度的“手術”,，成功地切除了其沒有太大價值的“四肢”,，只留下內核，進而在世界上首次實現了單個分子內部的化學反應,，并在一定程度上改變和控制了這種分子的物理性質,，為創(chuàng)造新物質提供了可能性。這一研究成果在納米器件,、光電器件,、生物技術等方面具有廣泛的應用前景。          　　

        9月2日,，國際權威學術刊物———美國《科學》雜志發(fā)表了中國科大的相關論文,，對這一科學研究成果作出了高度評價，認為“該實驗數據極好,，結果新穎,，分析也同樣出色”，并認為“作為一個完整的體系,，這項實驗工作開辟了一個新的領域”,。

        在一間名為“低溫超高真空掃描隧道顯微鏡”的“手術室”里，中國“醫(yī)生”通過精確“裁剪”,，為一個比頭發(fā)絲還細的小分子恢復了磁性,，由此創(chuàng)造了一項“世界第一”。最新出版美國《科學》雜志報道了中國科技大學剛剛完成的這場長達三年的“單分子手術”,。

        中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室侯建國院士,、楊金龍教授和朱清時院士等，將一種名為“鈷酞菁”的小分子搬上了“手術臺”,。這個“個頭”僅為1.3納米的小分子,，其結構和性質與人體內的血紅素及植物體內的葉綠素非常相似，在光電子器件,、生物技術等方面具有廣泛而重要的應用與研究價值,。不巧的是，科學家發(fā)現,，在鈷酞菁體內藏著一個看不見的磁性“開關”,。當它附著在金屬表面上時，這個神奇“開關”就會自動關閉,，使分子本身失去磁性,。于是，研究人員嘗試著為它適當“修剪”分子外圍的氫原子,，讓它與金屬表面發(fā)生化學反應,。出人意料的是,，在實施精確“手術”后，鈷酞菁的磁性“開關”終于重新開啟,。

        “分子手術”的受益者并非分子本身,。中科大教授楊金龍告訴記者：“未來，科學家有望把一些具有特殊性質的分子附著到固體或薄膜表面,，制造出無所不能的納米器件,，而用不著擔心制造過程會影響分子的原有特性。”

        日前,，中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室侯建國院士,、楊金龍教授和朱清時院士等科研人員利用低溫超高真空掃描隧道顯微鏡,，巧妙地對吸附于金屬表面的鈷酞菁分子進行  “單分子手術”,，成功實現了單分子自旋態(tài)的控制。這是世界上首次實現單個分子內部的化學反應,，并利用局域的化學反應來改變和控制分子的物理性質,，從而實現重要的物理效應，為單分子功能器件的制備提供了一個極為重要的新方法,，揭示了單分子科學研究的新的廣闊前景,。9月2日出版的美國《科學》雜志發(fā)表了他們的論文，并在同期的“透視”欄目中專文對該成果進行了介紹和評價,。

            長期以來,，中外科學家一直期望可以像做手術一樣隨意對單個分子進行精確的修飾和“改造”，以實現特定的功能,。上世紀90年代美國科學家W.  Ho領導的實驗室在世界上首次利用掃描隧道顯微鏡實現了單個小分子的化學反應,，揭示了“單分子手術”這一嶄新方法的巨大潛力。但數年來,，利用單分子化學反應來實現特殊物理性質卻一直是未能實現的前沿難題,。