博士生研發光致超分子開關 練就憋氣功夫

清華大學化工系教授堀江正樹和博士生陳楷荏組成的研究團隊，打造出跟毛髮一樣纖細的分子開關，只要用光照來控制，1秒鐘內就可開關10次，並傳達比自身重量多1650倍的力量，研究登上國際期刊「自然通訊（Nature Communications）」。

論文第一作者、清華大學化工系博士生陳楷荏表示，分子機器是尺寸很小的機械，在分子尺度下，藉由光、熱、電訊號等外在刺激，使分子間產生如馬達運轉、肌肉收縮、齒輪轉動等運動模式。

在堀江正樹指導下，陳楷荏挑戰比在液體難度更高、但應用層面較廣的固體單晶體實驗，發現二茂鐵超分子晶體在藍光雷射照射下擴大，一旦移除光源，晶體便迅速地恢復到原先的狀態，重複的擴大、收縮在與電路相連接後，就成了光致超分子開關。

陳楷荏說，經由藍光雷射控制電路開關，光致超分子開關每秒鐘可連續開關10次，也就是一分鐘可以連續開關600次，並仍然維持相當穩定的電流，「未來還可望加速到每秒85次」。

研究團隊接著用這個超迷你、速度又飛快的分子開關來遙控物體，透過微力感測系統發現，可以彈飛比超分子晶體還重1650倍的小球，將光能快速轉化為機械動能。

陳楷荏表示，這項實驗必須「暫時停止呼吸」，因為僅數十微米的分子晶體比一般粉末還細小，得黏在針尖上固定，連呼口氣都可能影響實驗失敗，他常選在夜深人靜時，關掉實驗室冷氣，屏住氣息在顯微鏡下觀察與量測，「因此練出一套憋氣的功夫，現在輕鬆憋個1分鐘沒問題。」

堀江正樹表示，光致超分子開關是個偶然發現，他總鼓勵學生多方嘗試，享受「玩」實驗的樂趣，「如果你不試，永遠不知道會發現什麼」；光致超分子開關是項基礎研究，但未來在這項基礎上，可望研發出更微小、更複雜、功能更多的分子機器，如更微小的電腦、不開刀就能進入人體修補器官的儀器，可能進一步改寫科技發展史。