直径1纳米——刷新纳米电机技术

ftgww123

　   世界最小的电动机有多大？仅是头发丝的六万分之一粗细。这种单分子结构、直径1纳米的电动机由美国塔夫茨大学研究人员制造成功，未来有可能广泛应用在医药、工程等领域。　　此前世界最小的电动机直径为20纳米。塔夫茨大学的研究人员4日说，他们计划为新突破申请吉尼斯世界纪录。
/ P6 d7 o' d: y* z5 ~* h) q　　参与此项研究的该校助理教授查尔斯·赛克斯说，单分子电动机由硫、碳和氢三种原子组成，以硫原子为基点，碳氢原子在其两侧组合形成了两只“手臂”。借助于低温扫描隧道显微镜，在经过电流刺激后，两只“手臂”便可像普通电动机的轴那样旋转。
; F% ?& I# @) y1 |. ~" I% Y　　研究人员发现，温度是控制单分子电动机运转的关键因素，温度越高，其运转的速度越快，控制难度也越大。他们认为，在摄氏零下230度左右的环境，是精确控制该电动机运转速度和方向的理想条件。
' S6 G0 S; |1 `$ [# ^　　该研究报告刊登在新一期《自然·纳米技术》杂志网络版上。研究人员说，一旦解决了运行温度问题，单分子电动机能在一些微小的医学仪器和半导体电路中发挥重要作用。
    记得七年前，美国科学家用碳纳米管造出了世界上最小的电动机，它的尺寸比头发丝的粗细还要小２０００倍，能够在电压驱动下转动。由中国科学院主办、582位院士投票评选的2003年世界十大科技新闻揭晓。其中，排名第一的新闻就是科学家研制出世界最小的纳米电动机。的确，进入21世纪以来，纳米技术已经成为科学界的热门话题。这项技术将推动信息、医学、自动化及能源科学的迅速发展，给人类生活带来新的变化。为了对纳米技术有一个更直观，更深入的了解，记者近日访问了在纳米技术研究方面处于顶尖位置的美国伯克利大学的纳米研究部门。
http://s8.sinaimg.cn/middle/4ab5e582hac39e2744957&690　　这种分子电动机是美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家设计的。研究人员在2003年７月２４日出版的英国《自然》杂志上报告说，电动机的旋转叶片是一片金叶，其长度为３００纳米；叶片安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上。
# h8 q9 M8 ~4 h' _' Y2 A
! x+ Q0 ^  q) y* ]5 l/ z) P, z" i) e　　多层碳纳米管的结构与蒜段有点类似，由多根口径不同的空心圆管套在一起。碳纳米管的两端装有金制的电极，将它固定在一块硅片上，碳纳米管的周围还安置了另外３个电极。
/ J. M0 ?$ l% w
　　在碳纳米管与其中一个电极之间施加电压，就能使它带动金叶片转动。如果电压更大，碳纳米管最外面一层的管子就会与内层脱离，带动金叶片进行更灵活的旋转。施加恒定的电压，能使叶片保持在固定的位置；周期性的电压则能使它以恒定速度旋转。
; ~7 z  L5 @5 g7 h- P1 r* d
* l; S7 f0 O7 O" P5 I' j; e! |　　此前也有科学家研制出多种微小的分子马达，但有的尺寸更大，有的需要激光或磁驱动、操作不如它灵活方便。自然产生的分子马达能在细胞水平上进行类似的运动，但只有在特殊条件下才可能。

  y+ m) g6 P3 M4 H6 Z5 I0 Y! t　　与之相比，这种纳米电动机容易驱动、运动灵活，对温度和化学条件要求宽松，甚至在真空里也能运作，因此有着很大的应用潜力。例如以金叶片为反射镜操纵光信号，或通过叶片的共振转动速度来探测化学物质等。