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世界首個單分子電動馬達在(zài)美問世

發布(bù)時間:2011-09-09 作者: 來源: 瀏覽:353819

      據美國物理學家組織網9月5日(北京時間(jiān))報道,美國塔夫斯大學文理學院化學家用單個丁基(jī)甲基硫醚(mí)分子,製造出世界上第一個電動分子馬達,其旋轉方向和速率都能實時(shí)監控,有望為醫療、工程等領域的微型器(qì)械提(tí)供(gòng)動力。研究論文發(fā)表在9月4日的《自然?納米技術》上。

      該電動分子馬達僅1納米(mǐ)寬,打破了現有(yǒu)最小馬達200納(nà)米的世界紀錄(lù),研究人員正(zhèng)為(wéi)該馬達申請(qǐng)吉尼斯世界紀錄。馬達的(de)主要部件是丁(dīng)基甲基硫醚分子,它的硫基能吸附在銅板表(biǎo)麵,剩下(xià)5個烴基就像硫基的(de)兩條不(bú)對稱手臂,一邊有4個而另一邊有1個,用低溫掃描隧道(dào)顯(xiǎn)微鏡上麵(miàn)的金屬針(zhēn)給它(tā)提供一(yī)個(gè)電荷,兩(liǎng)條碳鏈就能圍繞硫銅連接點自由旋轉。顯微鏡的金屬(shǔ)針作為(wéi)一(yī)個電(diàn)極(jí),負責向分子輸送電(diàn)流,引導分子旋轉方(fāng)向。

      論文作者之一、塔夫斯大學化學副教授E?查爾斯?H?塞克斯介紹(shào)說,要把單個分子作為(wéi)一個分子機器的組成部分,必須給單個分子接上外(wài)加電源,讓它按照規定的方(fāng)向運動。目前盡管已有一些理論(lùn)方案,但真正的電動分子馬達一直未能製造出來。“我(wǒ)們造(zào)出(chū)了第(dì)一個由光和化學反(fǎn)應來供電的分子馬達,讓它有目的而不是隨機地做些事情。”

      研(yán)究小組還能通過(guò)溫度控製,直接影(yǐng)響分子(zǐ)的旋轉速度,分子的旋轉方向和旋(xuán)轉(zhuǎn)速率可以實時監控。他們發現,5開氏度(約-268攝氏度)是馬達運動的最理想溫度。在高溫下馬達旋轉太快,難以測量和控製它的轉速。

      研究(jiū)人員還指出,盡管電(diàn)動分子馬(mǎ)達有很多實際應用,但還要解決溫度方麵的難題才能更好地控製它的轉動。塞克斯說:“如果能更好地控製溫度,讓馬達在合適溫度下運轉,它就能在傳感器、微管設備(bèi)等醫療器(qì)械中發(fā)揮實際作用。在微觀領域,液體對管壁的摩擦力會變得很明顯(xiǎn),如果管壁裝(zhuāng)上馬達,就能促進液體順暢流通。如果把分子運動和電信號連接在一起,還能在納米電路中產生微小的傳動作用,這種傳動可用於手機等(děng)產品的微(wēi)型延遲線中。”

    總編輯圈點

      藝人在一顆牙齒上雕出幾百個字,就讓人歎為觀(guān)止。然而,納(nà)米技術早就讓微雕相形見(jiàn)絀了。瞧!一個分子就是一台引(yǐn)擎(qíng),可謂小到極致(zhì)了。無獨有偶,之前科學家曾(céng)製造出一種特(tè)殊(shū)分子,能在光的照射下轉動。不僅如此,幾年前華人科學家還用氧化鋅做(zuò)出一種分子發電機,可以把機械能(néng)轉化為電能。本次(cì)問世(shì)的超小電(diàn)動(dòng)旋(xuán)轉馬達,若和納米(mǐ)發電機結合(hé),就可(kě)構成無需外(wài)接能量的推進(jìn)器,其應用範圍非常廣闊。隨舉一例,醫療納米機器人就有望在人體內長(zhǎng)時間巡(xún)遊和工作,壽(shòu)命甚至可(kě)以超過細菌。

 

 

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