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世界首个单分子电动马达问世

2011-12-29文菊

成才之路 2011年25期

  美国塔夫斯大学文理学院化学家用单个丁基甲基硫醚分子,制造出世界上第一个电动分子马达,其旋转方向和速率都能实时监控,有望为医疗、工程等领域的微型器械提供动力。
  该电动分子马达仅1納米宽,打破了现有最小马达200納米的世界纪录,研究人员正为该马达申请吉尼斯世界纪录。马达的主要部件是丁基甲基硫醚分子,它的硫基能吸附在铜板表面,剩下5个烃基就像硫基的两条不对称手臂,一边有4个而另一边有1个,用低温扫描隧道显微镜上面的金属针给它提供一个电荷,两条碳链就能围绕硫铜连接点自由旋转。显微镜的金属针作为一个电极,负责向分子输送电流,引导分子旋转方向。
  论文作者之一、塔夫斯大学化学副教授E·查尔斯·H·塞克斯介绍说,要把单个分子作为一个分子机器的组成部分,必须给单个分子接上外加电源,让它按照规定的方向运动。目前尽管已有一些理论方案,但真正的电动分子马达一直未能制造出来。“我们造出了第一个由光和化学反应来供电的分子马达,让它有目的而不是随机地做些事情。”
  研究小组还能通过温度控制,直接影响分子的旋转速度,分子的旋转方向和旋转速率可以实时监控。
  一个分子就是一台引擎,可谓小到极致了。无独有偶,之前科学家曾制造出一种特殊分子,能在光的照射下转动。本次问世的超小电动旋转马达,若和納米发电机结合,就可构成无须外接能量的推进器,其应用范围非常广阔。随举一例,医疗納米机器人就有望在人体内长时间巡游和工作,寿命甚至可以超过细菌。 (文菊)