朱芳艳，张田忠

上海大学 力学与工程科学学院，上海市应用数学和力学研究所，上海 200072

从自然演化、生命活动，到人类的生产生活，都离不开驱动，即通过一定作用方式使得物质产生定向运动。驱动过程中，往往伴随着能量的传递和转换。将其他形式的能量转化为机械能的机器称为马达。自然界中有形态功能各异的精密生物马达，为生命活动提供了基础保障。宏观世界里，人类也发明了多种马达，在机械、航空航天、交通运输等领域发挥着不可替代的作用。当人类认识世界的视角以及制造工艺的精度逐渐进入纳米尺度，开发类似生物马达的人工纳米马达，已成为学术界和工程界共同追逐的梦想。

早在1959年，著名物理学家费曼（Feynman）在一场题为“底部还有很大空间”（There’s plenty of room at the bottom）的演讲中就首次提出了纳米科技的概念，他认为“如果人类能够在原子或分子的尺度上来操纵物质，制备装置，我们将有很多激动人心的新发现”。近些年，随着科学技术的快速发展，人造马达已经实现从宏观尺度到纳米尺度的重要突破[1]。1983年，索维奇（Sauvage）等人[2]将两个环状分子连成链状，并将其命名为索烃，迈出了通往分子机器的第一步。在之后的研究中，他们发现索烃中一个环分子接收能量后可以绕着另一个环旋转，这是非生物分子机器的雏形。随后在1991年，斯托达特（Stoddart）等人[3]以极高的产率成功制备了轮烷，加热时环分子可以绕链转动。在此基础上，该团队还成功研制了分子电梯、分子肌肉和分子芯片等。……