机器|世界上最小的齿轮只有纳米大小,为分子机器提供动力

机器|世界上最小的齿轮只有纳米大小,为分子机器提供动力

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在许多技术领域 , 总是越小越好 , 机器现在变得如此微小 , 以至于只能用原子来衡量 。

上图:德国研究人员开发出世界上最小的工作齿轮 。
德国厄兰根-纽伦堡大学(FAU)的研究人员现在已经开发出他们声称是世界上最小的工作齿轮 。
在未来的几十年里 , 分子机器和纳米机器人可能会非常有用 , 它们可以帮助构建电子元件 , 在人体内运输药物 , 或者操纵单个细胞或分子 。
为此 , 科学家们已经开发了许多机器部件的纳米级版本 , 比如 , 电动机、活塞、泵、扳手和螺旋桨 。
现在 , FAU 团队在部件列表中增加了另一个重要的机器部件:齿轮 。 该装置由两个互锁的部件组成 , 包括一个结构类似螺旋桨结构的三联烯分子 , 并与之垂直的是一个硫靛分子的平面部分 , 其作用类似于一个平板 。

左图:这张图片展示了分子光齿轮的每个组件是如何工作的 。 右图:齿轮的两个组件的分子模型 , 螺旋桨(灰色)和板材(金色)FAU 。
它们一起工作 , 就像一对齿轮一样 , 传递和降低运动 。该对的传动比为 2:3 , 因此当板旋转 180 度时 , 螺旋桨仅旋转了 120 度 。整个设备仅 71 个原子 , 长度为 1.6 纳米 , 据该团队称 , 这使其成为世界上最小的工作齿轮 。
该系统可以很容易地利用光来开启和关闭 , 这为它赢得了分子“photogear”的名字 。 这标志着分子齿轮首次实现了这种直接控制 , 而不仅仅是被动运动 。
研究人员表示 , 这种新的分子“photogear”可以实现更通用的分子机器 , 并且应该为新的纳米级齿轮系统铺平道路 , 该系统可以在更长的距离、不同的方向和不同的速度下传输运动 , 就像它们的宏观对应物一样 。
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