胶带阅读分子棘轮

　　细胞以一种让人联想到Turing Machine1的方式处理信息，自主从分子磁带中读取数据并将其转化为输出2,3。已经描述了可以衍生螺纹聚合物的随机加法的大环催化剂，已经描述了4,5，旋转烷的旋转植物将构成块从分子链转移到增长的寡聚6,7,8,9,10。但是，可以读取和/或写入人工分子磁带的信息的合成小分子机仍然难以捉摸11,12,13。在这里，我们报告了一个分子棘轮，其中将冠状以太（“读取头”）从溶液中泵送到编码的分子链（“胶带”）的脉冲14,15化学燃料16。进一步的燃料脉动通过能量ratchet 14,17,18,19,20,21,22机制将大环的一系列隔室运输，然后再将其释放回链的另一端。在其方向运输过程中，牙冠以太会根据沿途结合位点的立体化学发生变化构象。这允许通过不断变化的圆形二科主义响应以非破坏性方式将其编程为磁带编程为数字的立体化学信息的序列被读取为数字。通过读取平衡三元数字字符串（'trits'23），-1,0，+1和-1,0，-1的分子磁带读取分子磁带的读数可以举例说明了这个概念。小分子棘轮是一个有限状态的自动机：图灵机的特殊案例24，它通过字符串编码的状态序列向一个方向移动，使输出取决于占用的机器状态25,26。它使用人工纳米机器沿分子磁带的动力方向运动为阅读和最终编写的信息打开了道路。

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