分子团队合作让有机梦想成真
为了生存，病毒总是斗志旺盛，它落在一个不起眼的宿主细胞上，并用管状尾巴的末端抓住表面。然后，尾巴中的蛋白质一致收缩，使其结构像被踩踏的弹簧一样变平，并卷起病毒的身体以进行致命一击。
由于蛋白质的协作，尾巴可以轻松弯曲和变平。这个过程称为分子协同性，经常在自然界中观察到，但在非生命系统中很少见。
贝克曼高级科学技术研究所的研究人员发现了一种在有机半导体中触发这种合作行为的方法。这种节能省时的现象可能有助于提高智能手表、太阳能电池和其他有机电子产品的性能。
他们的工作被Nature Communications接受发表。
“我们的研究通过释放病毒等自然生物用来适应和生存的相同动态特性，使半导体栩栩如生，” 贝克曼研究所研究员、该研究的合著者Ying Diao说。
病毒可能已经掌握了分子协同性，但晶体却不能这样说：按对称性分类的非生命分子结构。尽管在美学上令人愉悦，但构成晶体结构的分子具有天后般的性格，很少一起工作。取而代之的是，他们通过一次一个分子缓慢地完成结构转变来测试研究人员的耐心——这一过程以从碳中生长出来的钻石得到了著名的证明，这需要酷热、巨大的压力，并且需要在地下深处隔离数千年。
“想象一下，一块一块地拆除精心制作的多米诺骨牌。这是令人筋疲力尽和费力的，一旦你完成了，你很可能没有精力再试一次，”该研究的主要作者、研究期间贝克曼研究所的研究员丹尼尔戴维斯说。
相比之下，合作转变发生在分子同步改变结构时，就像一排多米诺骨牌无缝地流向地板。这种协作方法快速、节能且易于逆转——这就是导致大肠杆菌感染的病毒可以不知疲倦地收缩其富含蛋白质的尾巴而几乎没有能量损失的原因。
长期以来，研究人员一直在努力在非生命系统中复制这种合作过程，以获得其节省时间和能源的好处。Diao 和 Davies 对这个问题特别感兴趣，他们想知道分子团队合作会如何影响电子行业。
“分子协同性有助于生命系统快速有效地运行，”戴维斯说。“我们想，'如果电子设备中的分子协同工作，这些设备能否显示出同样的好处?'”
Diao 和 Davies 研究有机电子设备，这些设备依赖于由氢和碳等分子制成的半导体，而不是硅等无机材料，硅是当今市场上饱和的笔记本电脑、台式机和智能设备中无处不在的成分。
“由于有机电子产品是由与生物相同的基本元素制成的，比如人，它们为应用开启了许多新的可能性，”Diao 说，他也是伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的化学和生物工程副教授。“在未来，有机电子产品可能会附着在我们的大脑上以增强认知能力，或者像创可贴一样佩戴以将我们的体热转化为电能。”
Diao 研究太阳能电池的设计 ：薄薄的窗户可以吸收阳光并转化为电能。戴维斯说，可以弯曲而不断裂并贴合人体皮肤轮廓的有机半导体同样将成为“有机电子设备未来的重要组成部分”。
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