正文 第21章 世界最小的馬達問世(1 / 1)

人類迄今製造的最小的馬達在德國的一家實驗室正常地運轉著。它僅由一個分子構成,而且僅靠一束光驅動。製造這個馬達的小組認為,這種由光子驅動的馬達將是用納米技術製造的下一個小東西。

慕尼黑大學生物物理學家赫爾曼·高布及其同事用一種合成偶氮苯聚合物製造了他們的納米馬達。這種聚合物分子含有數對氮原子,氮原子兩側各有一個苯環。環與環之間的氮“橋”扭結在一起。但是在特定波長的光線照射下,氮“橋”會變直,使分子變長。改變波長又能使其恢複扭結的狀態。研究人員想知道,是否能利用這種運動做有用功。

研究人員首先用化學方法把偶氮苯聚合物分子栓在載玻片表麵的塗層上,又在一個微型杠杆上塗上能與聚合物分子的另一端黏連的化學物質,然後把杠杆放在一台原子顯微鏡(AFM)下。隨後,他們讓杠杆的末端朝載玻片方向下降,直至杠杆隻與一個分子黏接。研究人員用AFM確認,隻構起了一個分子,以測量拉直分子所需的力。

研究小組用波長為420納米的紫外線照射該結構,使偶氮苯聚合物分子轉換到伸長的狀態。隨後,當他們用波長為350納米的紫外光照射時,分子長度縮短了5%左右。

研究人員發現,用這種方法可以讓分子反複在縮短和伸長狀態之間轉換。此外,通過分子縮短時加上一個負荷,再在分子伸長時移開負荷,研究人員可以讓馬達在每一次運動中做功。

納米馬達迄今還隻是空轉,研究人員尚未利用其輸出驅動任何納米機器。但是納米馬達證明,分子馬達能做功。洛杉磯加利福尼亞大學的納米技術專家吉姆?吉姆切夫斯基說:“它首次在單一分子係統中展示了這種受控機械運動。它顯示,在處於製作和測量極限的納米科學領域,你能做什麼。”