在人體中扮演著“氧氣運(yùn)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(xué)正式對外發(fā)布：該校最新完成的一項(xiàng)科學(xué)研究,，對一種結(jié)構(gòu)與人體內(nèi)血紅素、植物體內(nèi)葉綠素具有高度相似性的分子進(jìn)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(xì)胞的成分，在人體中承擔(dān)著向全身運(yùn)送氧氣并運(yùn)出二氧化碳的重要任務(wù),，其一旦減少即可導(dǎo)致貧血,。據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)與血紅素的結(jié)構(gòu)極為相似，一旦能夠?qū)χM(jìn)行合理的“修補(bǔ)手術(shù)”,，則具有廣泛而重要的應(yīng)用價(jià)值,。
經(jīng)過兩年多的努力，科大侯建國院士,、楊金龍教授和朱清時(shí)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(jìn)行了高難度的“手術(shù)”,，成功地切除了其沒有太大價(jià)值的“四肢”,，只留下內(nèi)核，進(jìn)而在世界上首次實(shí)現(xiàn)了單個(gè)分子內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，并在一定程度上改變和控制了這種分子的物理性質(zhì),，為創(chuàng)造新物質(zhì)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(shù)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景,。
9月2日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物———美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了中國科大的相關(guān)論文,，對這一科學(xué)研究成果作出了高度評價(jià),，認(rèn)為“該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極好，結(jié)果新穎,，分析也同樣出色”,，并認(rèn)為“作為一個(gè)完整的體系，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域”,。
在一間名為“低溫超高真空掃描隧道顯微鏡”的“手術(shù)室”里,，中國“醫(yī)生”通過精確“裁剪”，為一個(gè)比頭發(fā)絲還細(xì)的小分子恢復(fù)了磁性,，由此創(chuàng)造了一項(xiàng)“世界第一”,。最新出版美國《科學(xué)》雜志報(bào)道了中國科技大學(xué)剛剛完成的這場長達(dá)三年的“單分子手術(shù)”。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室侯建國院士,、楊金龍教授和朱清時(shí)院士等,，將一種名為“鈷酞菁”的小分子搬上了“手術(shù)臺”。這個(gè)“個(gè)頭”僅為1.3納米的小分子,，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與人體內(nèi)的血紅素及植物體內(nèi)的葉綠素非常相似,，在光電子器件、生物技術(shù)等方面具有廣泛而重要的應(yīng)用與研究價(jià)值,。不巧的是,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在鈷酞菁體內(nèi)藏著一個(gè)看不見的磁性“開關(guān)”,。當(dāng)它附著在金屬表面上時(shí),，這個(gè)神奇“開關(guān)”就會自動關(guān)閉，使分子本身失去磁性,。于是,，研究人員嘗試著為它適當(dāng)“修剪”分子外圍的氫原子，讓它與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),。出人意料的是,，在實(shí)施精確“手術(shù)”后，鈷酞菁的磁性“開關(guān)”終于重新開啟,。
“分子手術(shù)”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(xué)家有望把一些具有特殊性質(zhì)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(dān)心制造過程會影響分子的原有特性,。”
日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室侯建國院士,、楊金龍教授和朱清時(shí)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(jìn)行 “單分子手術(shù)”，成功實(shí)現(xiàn)了單分子自旋態(tài)的控制,。這是世界上首次實(shí)現(xiàn)單個(gè)分子內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng),，并利用局域的化學(xué)反應(yīng)來改變和控制分子的物理性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)重要的物理效應(yīng),，為單分子功能器件的制備提供了一個(gè)極為重要的新方法,，揭示了單分子科學(xué)研究的新的廣闊前景。9月2日出版的美國《科學(xué)》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(jìn)行了介紹和評價(jià),。
長期以來，中外科學(xué)家一直期望可以像做手術(shù)一樣隨意對單個(gè)分子進(jìn)行精確的修飾和“改造”,，以實(shí)現(xiàn)特定的功能,。上世紀(jì)90年代美國科學(xué)家W. Ho領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室在世界上首次利用掃描隧道顯微鏡實(shí)現(xiàn)了單個(gè)小分子的化學(xué)反應(yīng)，揭示了“單分子手術(shù)”這一嶄新方法的巨大潛力,。但數(shù)年來，利用單分子化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)特殊物理性質(zhì)卻一直是未能實(shí)現(xiàn)的前沿難題,。
