除了引起物理运动外，机械力还可以以可控和有效的方式驱动化学变化，从而实现理想的材料特性。一种方法是在材料中引入一种所谓的机械基团，一种对应力或应变敏感的分子单位。具体地说,mechanochromic mechanophores这在量化它们的局部机械环境方面是非常有用的。

然而，在大多数机械细胞中起作用的反应机制涉及化学键的切断。因此，它们需要相对较大的机械力来激活，而且它们的反应通常是不可逆转的。为了解决这些问题，由东京工业大学(Tokyo Tech)的Yoshimitsu Sagara教授领导的研究人员先前开发了超分子机械基团，可以在没有任何共价键断裂的情况下立即显示可逆的荧光开关。该团队的下一个挑战是确定是否可以从相同的分子基序中引发可逆和不可逆的机械反应。

在《美国化学学会杂志》的一项新研究中，研究小组利用一种名为“轮烷”的不寻常分子结构探索了这个问题，在这种分子结构中，一个哑铃形状的分子穿过一个“环”，这样它们就机械地互锁在一起，也就是说，“环”通常不能被拉出来。通过将淬灭-发射对连接到轮烷上，并选择适当尺寸的环和塞部分，研究小组展示了一种新型的机械团响应，根据施加的力的大小，这种响应可以是可逆的，也可以是不可逆的。

Sagara解释说:“当没有施加力时，吸引力的相互作用使包含发射器的环保持在固定在轮烷轴上的淬灭器附近，因此排放被淬灭。”当施加一个弱力时，发射器被移出淬灭器，它的荧光被打开。这种影响是可逆的，除非力足够大，将环推过塞子，从而发生不可逆的脱螺纹。”

通过研究一组精心设计的不同轮烷，研究小组证明，适当选择具有合适大小的环和塞部分的组合对于获得显示这种双重反应的联锁结构至关重要。东京工业大学的研究人员与来自弗里堡大学阿道夫·默克尔研究所的瑞士合作伙伴合作，将新的机械载体整合到弹性聚氨酯橡胶中。由于穿梭功能，这些材料在许多拉伸和释放循环中表现出可逆的荧光变化，从而达到低应变，而当橡胶受到高应变的反复变形时，由于环从轴上脱线而观察到永久变化。Sagara说:“这种机制允许人们，至少在概念上，监测聚合物材料的实际变形，并检查过去基于光信号造成的机械损伤。”

考虑到他们的结果可能产生的影响，Sagara兴奋地评论道:“用我们的轮烷为基础的候选材料扩展现有的机械载体库，不仅对研究聚合物的机械特性有用，而且对研究细胞和组织也有用，因为我们的机械载体可以对涉及化学键断裂的力做出更小的反应。”

简单地说，轮烷可以遍及所有的自然科学!