科学家们从自然界获取灵感，想把分子运动放大，做出像肌肉一样能运动的材料。这可不是件容易事，得解决好多难题。现在，他们通过超分子聚合物做到啦，还做出了超厉害的光驱动人工肌肉。这背后有啥秘密呢？咱们一起瞧瞧。

*本文只做阅读笔记分享*

一、分子合成

要做出这种人工肌肉，关键是一种叫SA的光开关两亲分子。它的合成过程可复杂啦！先得按照之前的方法做出它的定子。然后，从2-甲氧基萘开始，经过好多步反应，像用丁基锂去质子化、和硫反应、亲核取代、酸性环化等，一步步做出SA。

不过，因为SA定子结构对称，没办法直接用核磁共振和光谱法确定它的异构化情况。所以，科学家们又设计了BMS，通过它来确认SA核心的异构化特性。这就好比给SA找了个“替身”，来帮我们了解它的“小秘密”。

二、异构化特性

BMS是个很重要的“小助手”。我们知道，它在紫外线照射下，(E)-BMS能变成(Z)-BMS，而且(Z)-BMS在室温下不会再变回(E)-BMS，稳定性超棒。科学家们用紫外-可见光谱和核磁共振光谱对它进行研究。从光谱变化就能发现，BMS在光照下发生了异构化，而且达到了光稳定状态，两种异构体在室温下都很稳定。SA和BMS的光谱有相似之处，所以后面实验就用365nm光来让SA在水里发生分子异构化。

三、分层超分子组装

SA和之前研究的MA结构有点像，就差个甲基，所以科学家们猜测SA在水里也能像MA一样进行分层超分子组装。实验发现，SA在水里会聚集，临界聚集浓度是1.99μM。光照后，SA的聚集状态会发生变化，从小尺寸聚集体变成大尺寸的，还会从球形胶束变成蠕虫状胶束。而且，改变金属抗衡离子，SA人工肌肉的结构参数也会变，比如和钙离子结合的SA人工肌肉，结构就和其他离子结合的不一样，这说明我们可以通过调整离子来控制人工肌肉的结构。

四、可逆驱动功能

SA人工肌肉的驱动功能超神奇！不同金属抗衡离子的SA人工肌肉，光驱动速度不一样。SA-Ba²⁺人工肌肉虽然结构松散、排列程度低，但光驱动速度最快。这和之前的MA人工肌肉可不一样，MA人工肌肉是排列越整齐，速度越快。

SA人工肌肉弯曲后，放在黑暗里48小时就能自己恢复原状，不像MA人工肌肉还得加热才行。科学家们通过研究荧光光谱和SAXS发现，SA人工肌肉光照时会局部解组装，产生驱动运动，之后又能重新组装恢复，这就是它的驱动和自我恢复机制。

五、研究总结

总的来说，科学家们设计的SA成功做出了分层超分子人工肌肉。这种人工肌肉不仅能把分子运动放大，实现像肌肉一样的驱动功能，还能在光照后自我恢复。这一成果让我们从动态组装角度对宏观驱动机制有了新认识，也为未来开发能精准控制分子运动的软材料打下了基础，说不定以后在医疗、机器人领域能大显身手呢！

六、一起来做做题吧

1、关于分子合成，以下说法正确的是（ ）

A. SA 的合成无需复杂步骤，可直接制备

B. 因 SA 定子结构对称，可用质子核磁共振直接确定其异构化

C. 设计 BMS 是为了确认 SA 核心的异构化特性

D. SA 的合成起始原料是 3 - 溴丙酸

2、关于过拥挤烯烃衍生开关核心的异构化特性，下列说法错误的是（ ）

A. (E) - BMS 在 UV 光照射下可转化为 (Z) - BMS

B. (Z) - BMS 在室温下会发生热逆向异构化

C. 可通过 UV - Vis 和 ¹H NMR 光谱研究 BMS 的异构化

D. BMS 的异构化实验利用了其在乙醇中溶解度差异

3、在分层超分子组装实验中，SA 的临界聚集浓度（CAC）是（ ）

A. 1.99 mM

B. 1.99 μM

C. 4.0 μM

D. 500 μM

4、关于 SA 人工肌肉的可逆驱动功能，下列描述正确的是（ ）

A. SA 人工肌肉中，MA - Ca²⁺的光驱动速度最快

B. SA - Ba²⁺人工肌肉光驱动速度最快是因为其排列最整齐

C. SA 人工肌肉弯曲后在室温黑暗环境下 48h 可自行恢复

D. SA 人工肌肉的恢复机制与 MA 人工肌肉相同

参考文献：

Combe, A., et al. Photoactuating artificial muscle from supramolecular assembly of an overcrowded alkene-derived molecular switch. Nat Commun 16, 3897 (2025).