天然/人工机器能够通过不断持续的耗散外部环境能量以维持非平衡状态，通常当施加能量时才能够呈现和进行定量的热动力学表征这种能量耗散状态，因此定量的表征这种热动力学能量耗散态具有非常大的挑战。

近日，博洛尼亚大学Alberto Credi等报道对超分子的分子泵耗散操作进行详细的物理化学表征。

西北大学Todd R. Gingrich对该项研究进行总结和评述。

本文要点:

（1）

作者基于受到充分研究的拟轮烷超分子结构，通过实验合成了一个含有能够进入或者离去轴状结构的大环分子，其中超分子的轴状结构通过光异构反应能够在直线和扭转结构之间进行相互转变，当形成扭结结构时，能够限制环状结构进入或者离去轴状结构。通过光照射轴状结构分子引发Z和E异构体之间转变，能够调控环结构的动态变化。

（2）

分别通过光照射诱导分子异构，并考察¹H NMR信号，结果说明这种分子泵能够选择性的驱动环沿着轴的一个方向运动，作者结合实验表征和理论计算对这种超分子体系的运动机理进行研究。这种分子泵能够通过自组装反应形成非平衡稳定态的方式，将光能量转化为化学能，作者分别在四种不同照射强度条件对¹H NMR信号进行实时表征，随后依据实验的表征结果和光能量情况构建描述静态条件非平衡耗散和存储能量的理论模型。因此从热动力学平衡的角度对输入的光能量与形成的能量耗散态之间的关系进行定量化，该研究为发展远离热力学平衡工作状态的光激发人工分子机器理论模型提供帮助。

参考文献

Gingrich, T.R. Measuring how effectively light drives a molecular pump. Nat. Nanotechnol. 17, 675–676 (2022)

DOI: 10.1038/s41565-022-01152-x

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01152-x

Corra, S., Bakić, M.T., Groppi, J. et al. Kinetic and energetic insights into the dissipative non-equilibrium operation of an autonomous light-powered supramolecular pump. Nat. Nanotechnol. 17, 746–751 (2022)

DOI: 10.1038/s41565-022-01151-y

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01151-y