東京大学，自然科学研究機構，物質・材料研究機構らは共同で，分子の機械的な運動を可視化する「ビーズプローブ光学顕微鏡1分子運動計測法（1分子モーションキャプチャ法）」を大きさ1nmの人工分子マシンに適用し，その回転運動を「見て，触る」ことに成功した（ニュースリリース）。
1分子モーションキャプチャ法は従来，生体内でエネルギー変換を行う分子（生体分子マシン）の機能を解明するために考案された手法。生体分子マシン1個を「見て，触る」ことができ，運動の方向性や一歩で進むサイズ，発生する力などこの方法でしか解らない多くのことが明らかになる。
これまで，人工的に作製した分子マシン（人工分子マシン）でもこの計測が用いられるようになることが期待されていたが，生体分子マシンの大きさは10nm程度であるのに対し，人工分子マシンの大きさは1nm程度であるため，この手法をそのまま適用するのは困難だった。
今回，研究グループは，1分子モーションキャプチャ法をさらに改良し，光学顕微鏡で可視化できる直径200nmのビーズを用いて大きさ1nmの人工分子マシンで，分子内の2枚の板状の部分がホイールのように回転するダブルデッカーポルフィリン（DD）1分子の運動を記録した。
従来の手法を見直し，人工分子マシンが小さいために生じる固定化反応の効率の低下やビーズと基板の相互作用などを改善する工夫を行なうことで，DDの一方の板をガラス基板に固定化し，もう一方の板をビーズに結合させ，結合したビーズの回転運動を光学顕微鏡で可視化することに成功した。さらに，磁性体でできているビーズに外から磁場を加えることで，DD 1個の運動を強制的に操作することにも初めて成功した。
1nmという大きさは生体や人工の分子マシンの最小サイズであるため，この手法を用いることでどのような分子マシンの動きも可視化することができるようになる。人工分子マシン1個の振る舞いを「見て，触り」ながら性能評価できるこの手法は，人工分子マシンの目標の一つ「力を発生して運動する人工分子モータ」の実証に適用できる。
将来，例えば光で駆動する人工分子モータを作製し，生体分子モータと接続することによって，生体のさまざまな化学反応を光で操作できるテーラーメイドなエネルギー変換技術が可能になると期待される。
