生物系统通过使用蛋白质催化剂将化学能转化为机械功,蛋白质催化剂具有动力学控制的构象状态。科研工作者已经报道了使用化学催化的合成化学机械系统,但它们反应速度慢,并且需要高温才能运行,或者需要利用液体中的反应产物(如热或质子)来间接运行。在这里,康奈尔大学Nicholas L. Abbott 利用超薄催化片动力学控制表面态的气相微驱动。
本文要点:
1) 作者介绍了一种生物启发的气相化学机械转导化学策略,该策略对超薄(<10nm)铂片上催化反应的基元步骤进行排序,以在环境条件下(T=20°C;Ptotal=1atm)产生直接驱动(弯曲半径为700nm)的表面应力。
2) 当以氢气和氧气或臭氧气体为燃料时,作者展示了如何利用动力学控制的催化剂表面状态在20°C下实现快速驱动(600 ms/循环)。此外,该方法可以集成光化学控制的反应,并可用于驱动微铰链和其他复杂微结构。
Nanqi Bao et.al Gas-phase microactuation using kinetically controlled surface states of ultrathin catalytic sheets PNAS 2023
DOI: 10.1073/pnas.2221740120
https://doi.org/10.1073/pnas.2221740120