纳米级元件获突破性进展 可控分子马达诞生

一个由美国俄亥俄州大学、新加坡A Star以及法国国家科学研究中心的科学家们共同组成的跨国研究小组宣布，成功设计出一种多组成的分子马达，可实现顺时针和逆时针方向的移动。研究人员们表示，这一突破性进展有助于为开发纳米级元件铺路，以实现从为量子电脑供电到清除动脉血栓的各种应用。

这个以美国俄亥俄州大学物理与天文学教授Saw Wai Hlam主导的科学家团队宣称，这项发明是首款具有多元件组成的分子马达。该研究团队的研究结果最近刊登在《自然纳米科技》(Nature Nanotechnology)期刊上。

科学家们展示，他们已经能从扫描穿隧显微镜尖端电子所产生的能量控制马达运动。根据该研究显示，这种分子马达大约长2纳米、高1纳米，可在金质结晶表面上建构出来。


分子马达结构(图片来源：Saw-Wai Hla)

研究人员表示，在零下315度的华氏温度时，该分子马达可经由热激发独立移动。当科学家冷却样本到零下450度时，分子马达则会停止转动。研究人员们选随机在分子马达的不同部份施加电量，则使其进行顺时针或逆时针方向移动。

“如果我们想制作出一款采用这种马达的实际设备，我们可在表面上安装电极，以制造出能量来源，”HLA说。

该研究同时由新加坡A Star的Christian Joachim以及法国国家科学研究中心(CEMES/CNRS)的Gwenael Rapenne共同进行。该研究团队表示，以一种钌原子设计一个连接其上移动元件的固定原子，可作为该分子马达的“球轴承”。这种分子马达上面具有五个铁原子制造的臂环。研究人员们表示，透过让这些铁原子臂分别具有不同的长度，就能追踪到机器的运动。在该元件上采用硫胶着原子后，可使分子马达达得以在金质表面上保持直立。

科学家们现在打算用这个模型来构建出具有各种自动元件的先进机器，Hla说。