近日，365英国上市集团官网化学与分子工程学院费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心曲大辉课题组受《中国科学：化学》编辑部邀约，为曼彻斯特大学David A. Leigh教授课题组于Nature Chemistry发表的题为“Chiral catalysis-driven rotary molecular motors”的研究工作撰写亮点评论（Highlights）。该评论由我院25级本科生姚裕作为独立第一作者在顾睿锐副教授、曲大辉教授指导下完成，并得到了田禾院士的悉心指导。

  分子机器（Molecular Machines）是指在分子尺度上，由分子单元构成的、能够执行特定机械运动或功能的（超）分子系统。人工分子机器领域的三位科学家于2016年获得诺奖殊荣，其中费林加院士最早设计并提出了分子马达，这类自主运行的微小机器如同细胞内的马达蛋白，需要具备高效的催化能力，并通过“棘轮”机制将外源能量（光能、化学能）转化为定向运动。其中最关键的科学挑战之一是如何在分子尺度上实现持续、可控的单向旋转。此前，这种方向性（各向异性）通常依靠手性燃料系统或酶来提供。然而，是否能像天然马达蛋白那样将手性结构内置于马达分子，从而直接驱动定向催化旋转，一直是待解的难题。

  在David A. Leigh等人的工作中，研究人员设计了一种氮杂吲哚-苯基乙酸衍生物作为马达分子，其结构中的单个手性中心足以在催化循环中产生具有不同自由能的非对映异构体中间体，从而在催化非手性碳二亚胺水解时产生显著的旋转方向偏转。马达旋转的方向性主要源于化学步骤（成键与水解）过渡态能量（ΔΔG≠）的差异，而非传统光驱动马达所依赖的“动力冲程”的大小和方向。精妙的是，通过添加不同构型的手性水解促进剂，不仅可以大幅增强马达的定向旋转，甚至可以完全逆转其旋转方向。本亮点评论在高度肯定了研究者工作成果的同时，还在最后抛掷出了新的问题：如何在人工层面建立一套像生物体一样成熟的新陈代谢系统，将催化转化产生的废弃物移除到体系外？如何将轮烷、马达的单向运动放大并传递到宏观物质层面，比如非平衡动态材料的构建？这些亟待解决的问题或将会为分子机器领域的研究指明未来方向。

  受益于在高中阶段的化学竞赛经历，姚裕很早就建立了扎实的理论基础，并通过X-MOL、ResearchGate、ORCID和CBG资讯等各种平台广泛地了解到前沿学术的研究动向，树立了从事科研工作的广大志向。谈及化学，他总是充满热情：“化学是一门很美的学科，我最喜欢的分子是Jean-Pierre Sauvage教授合成的索烃，他和J. Fraser Stoddart教授共同引领的“机械键”概念作为宝贵的财富早已成为了本科化学课程的一部分。分子机器非常吸引我的地方在于我们能够真切地通过精细的（超）分子工程主宰分子的运动模式并使它们发挥特定功能。在未来，希望能够加强与工业界、物理学家、生物学家和有机化学家的合作交流，设计并合成一种媲美生物分子机器并能够做有用功的化学物质，同时也希望能够把自己对化学和科研的专注与热爱传递给更多同龄人”。作为费林加院士的忠实“粉丝”，姚裕在大一就缘于自己对分子机器的兴趣加入了曲大辉教授课题组，目前正在顾睿锐老师的指导下开展分子机器与非平衡化学及其相关动态智能材料的研究。

  本成果是低年级本科生参与前沿高水平科研工作的有益实践，反映了365英国上市集团官网化学学院在本科生科研训练方面的积极成效，也展现了学生良好的科研潜力与国际学术视野。

  原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11426-026-3411-9