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去年诺贝尔化学奖被授予研究分子机器的三位化学家,随后获奖者之一的荷兰化学家伯纳德L·费林加(Bernard L. Feringa)又向前迈进了一步,造出了一台四轮驱动分子汽车。如今,“分子汽车”的家族还在逐渐扩大,甚至还准备开展比赛。
费林加成功令分子转子叶子向同一方向持续转动,开发出一部“纳米车”(来源:21CN)
4月28日,首届NanoCarRace将在法国图卢兹的材料和结构研究中心举行。来自世界9个国家的实验室组成了6支队伍,科学家利用自己设计的分子车,在一个纯金的跑道上竞赛,在指定时间内,看看谁开得最远。
扫描隧道电子显微镜scanning tunneling microscope,STM(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
分子汽车能有多小?
与日常所见汽车不同,分子汽车没有杠杆、齿轮和轴承等装置,它们是纳米级的,据《科学美国人》报道,分子汽车大约比头发丝还要细1000倍。在电脉冲的能量推动下,分子汽车每一小时大约能前进5纳米距离:纳米是十亿分之一米,圆珠笔划线的50万分之一,头发丝直径的3万分之一,比DNA分子还小100倍,大概是4个硅原子排列在一起的长度。
分子汽车的STM图像(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
真空中的黄金“赛道”
NanoCarRace的比赛场地不是普通的赛道,而是一台扫描隧道显微镜下的金制平面。比赛用的纯金“赛场”,面积大约是人的指甲盖大小,设有两个弯道和三个直道。为什么要用纯金赛场?主办方的解释是因为黄金表面表面容易处理平整,对于纳米世界来说,平日里常见的光洁的镜子、抛光不锈钢表面等平面上,“沟壑”都壮观如科罗拉多大峡谷。相对而言,黄金材质表面能够较为简单地实现纳米级的“平整”。另外,赛场环境为真空状态,温度为5K-7K,距离绝对零度仅一步之遥。
纳米世界的远大未来
英国《卫报》形容这一赛事的难度就像“戴着拳击手套在一片黑暗中拼装乐高玩具”,而这次比赛的意义主要是展示科学家们是能够合成精密结构的分子,还能对它进行操控。在伯纳德L·费林加和他的同事看来,这是分子机器的一大步。将来更复杂的分子机器,也将建立在这些技术基础之上,它们甚至可以用作可控的生物运输,就像酶的作用一样。
PS:赛事官网http://nanocar-race.cnrs.fr/indexEnglish.php有直播通道。
另附上6支队伍的NanoCar模型。
德累斯顿工业大学的Nanocar-Windmill(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
巴塞尔大学的Nanocar-Swiss Nano Dragster(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
俄亥俄大学的Nanocar还未起名,车型像大脚赛车(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
东道主的Nanocar-The Green Buggy(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
奥地利格拉茨大学和美国莱斯大学联合队的Nanocar-Dipolar Racer(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
日本国家材料研究中心的Nanocar-NIMS-MANA car(来源:nanocar-race.cnrs.fr)
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