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〔記者林曉雲/台北報導〕清大化工系教授堀江正樹與博士生陳楷荏的研究團隊,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,使科幻電影裡微型機器經由注射進入人體修復受損器官的情境可望成真,此實驗需要「暫時停止呼吸」才能做,傑出的研究成果,上個月成功登上頂尖的《自然通訊》(Nature Communications)期刊。「分子開關」實驗需「暫時停止呼吸」才能做陳楷荏笑稱,他做的是「暫時停止呼吸」的實驗,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,連呼口氣都可能讓實驗失敗,所以他常選在夜深人靜時,將實驗室的冷氣關掉,屏住氣息,在顯微鏡下觀察與量測,「我因此練出一套憋氣的功夫,現在輕鬆憋個一分鐘沒問題。」今年的諾貝爾化學獎頒給3位分子機器的傑出科學家,顯示此研究領域炙手可熱的程度。此篇論文的第一作者、清大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。陳楷荏在日籍堀江正樹老師指導下,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,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,即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。」研究生常選擇比較「安全」的研究主題,但陳楷荏在堀江老師的鼓勵下,勇敢挑戰高難度的研究。光致超分子研究花了陳楷荏4年時間,也是他研究生涯的第一篇論文,初試啼聲就獲得國際知名期刊肯定,陳楷荏的感動難以言喻。堀江正樹表示,光致超分子開關是基礎研究,但未來在此基礎之上,將可望研發出更微小、更複雜、功能更多的分子機器,例如更微小的電腦、不開刀就能進入人體修補器官的儀器,進一步改寫科技發展史。

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