日本科学家的最新研究证实了化学能量转化为运动的一种新方式。这一新发现有望用于微型设备传输和控制体内药物输运。相关论文在线发表于《物理化学杂志C》（Journal of Physical Chemistry C）上。

 

Belousov-Zhabotinsky（BZ）反应自发现以来一直是非常活跃的化学研究方向。由于反应系统内的混和物质会在两种不同状态间振荡，从而能制造出脉冲式的波动。在最新的研究中，日本京都大学、近畿大学和名古屋文理大学的研究人员首次证实，BZ反应产生的化学波动能够以可控的方式使微型物体（实验中为小纸片）按期望的路线定向移动（视频片断）。通过施加另一控制波，研究人员还能够控制“卸货”（停止物体传送）的时间和地点（视频片断）。

 

实际上，BZ反应产生的波动并非源自化学反应物质的流动，而是由部分混合物质在还原态和氧化态间的轮流转变引起的。实验中纸片之所以能够被波运送，是由于被氧化区域比被还原区域具有更强的表面张力，这会牵引着纸片不断向被氧化区域运动。

 

领导该项研究的京都大学Kenichi Yoshikaw表示，这项新的技术有望为“微型货物”（Microcargo）运输开辟新的道路。他指出，这种波动作用能够让化学能直接转化为动能，这与生物体内的情况是相似的，而机械设备比如发动机往往需要内能（热）作为二者过渡的中间步骤。

 

研究人员目前正在尝试用该方法传输各种不同的“货物”，同时，他们也打算将其应用在微流芯片（一种通过多个微通道控制化学反应的精微设备）中。

 

Yoshikaw表示，新的技术还有望用于医学领域。比如，移植体中若能发生BZ反应，那么具有特定间隔的药物就有可能在无需电力的情况下释放出来。

 

英国利兹大学的化学家Steve Scott评价说，“这的确是一项有趣的验证，具有许多应用前景。”他说，尽管BZ反应已经得到了深入的研究，但还没有真正应用起来。

 

不过，Scott也期待着该化学波能够进行更加复杂的货物运输，“你应该能够以较为复杂的方式来‘指挥交通’。”Scott和同事目前正在研究振荡化学反应的另一种应用方式——通过反应系统酸度周期性改变引起的聚合物伸缩，来控制和驱动游动机器人。（科学网 任霄鹏/编译）

 

（《物理化学杂志C》（Journal of Physical Chemistry C），DOI: 10.1021/jp7097922，Takatoshi Ichino, Kenichi Yoshikawa）