基本介紹
- 中文名：納米車
- 外文名：Nano Car
- 創作者：理察·費曼
- 創造時間：1959年
- 大學：美國賴斯大學
- 長度：3至4納米
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誕生
美國賴斯大學的科學家近期利用納米技術製造出了世界上最小汽車。和真正的汽車一樣，這種納米車擁有能夠轉動的輪子。只是它們的體積如此之小，甚至即使有兩萬輛納米車並列行駛在一根頭髮上也不會發生交通擁堵。
結構
整輛納米車對角線的長度僅為3至4納米，比單股的DNA稍寬，而一根頭髮的直徑大約是8萬納米。
不過納米車雖小，也擁有底盤、車軸等基本部件。其輪子是用60個碳原子組成足球狀單一分子。這使得納米車在外觀上，看起來像啞鈴。它利用一種三合體作軸，連線每個輪子的軸都能獨立轉動，使得這種車能夠在凹凸不平的原子表面行進。
據專家介紹，以前也曾有人製造出過納米級的超微型“汽車”。但新問世的這輛“汽車”卻與其前輩們有著很大不同：這輛納米車是世界上首個利用滾動前進的納米結構物質，此前的所謂納米車只是通過滑動來前進。這項技術是在賴斯大學詹姆斯·托爾教授的領導下，經過8年研發而成。托爾說：“就是它了，你不能再建造更小的原子運輸工具了。”他的同事凱文·凱利說：“建造一個可以在平面上滑動的納米工具已經不是什麼難題了。證明納米物體是旋轉滾動，而不是滑行或者滑動，才是這個工程中最困難的一部分。因此，這項突破是近來在微型領域中最重要的一項成果”。
成分
納米是指一米的十億分之一，納米物質則是由幾十到上千個分子組成。由於體積十分小，這給它們一些特性，如納米車不受摩擦力的影響，它的輪子是個結構緊密的單一分子、很難分散成單獨的碳原子。
高溫下車輪滾動前行
在常溫下，納米車的輪子會和金片表面緊密結合，當把金質金屬表面加熱到200℃的高溫後，放置在上面的納米車由於變性就能開始運動。現在還不知道在沒有外力作用時它們會向前還是向後運動，但是一旦開始，就不會停頓或改變方向，直到停止加熱。
不過研究人員發現，通過施加磁場，他們能夠改變納米車的運動方向。此外，科學家還可以通過精微尖端抓住納米車，拖動其前進。科學家還為納米車製造了一台世界上最小的馬達，它是由30個碳原子和一些硫原子組成，利用光來驅動。但是當被放置在金質表面時，由於金屬分子吸收了大部分光，納米馬達無法得到足夠的動力。
工作能力
實際套用尚需時日
這種納米車1克的材料就可以裝載約1000毫克的藥物分子，因為體積小，所以能在器官和血管中自由通行。它外形好似布滿規則小孔的“空心球”，裡邊裹挾著藥物，當納米送藥車在體外磁場的作用下抵達患處，然後經過調節患處酸鹼度或離子強度，納米車的“外衣”就會脫去，小車上裝載的藥物就被釋放出來。研究人員希望這種特殊的交通工具能夠被用於分子構造領域。改進後的納米車能夠承載一個分子的“貨物”，在納米工廠之間運送原子和分子。未來人們能利用大批量這樣的微型機器來建造新材料。
但有人質疑分子製造業是不切實際的，它還可能給環境帶來無法預測的風險，如大量納米機器通過自我複製導致泛濫成災。但是科學家普遍認為，那樣的情形只可能在科幻小說中出現。托爾教授表示，目前他並不打算為納米車技術申請專利權，因為他認為至少需要一代人的時間才能解決分子製造中的多個技術難題。他說：“等你利用該項技術開發出實用產業時，專利權早就過期了。”
這項研究的資助方是美國德克薩斯州一家名叫Zyvex的納米技術公司、美國國家科學基金會以及日本本田公司。(謝來)
這就是在微粒子顯微鏡鏡頭下的納米筆真面目。
納米筆
納米技術之納米筆
這種新型納米筆能畫出40納米寬度的線條，這是紅血球直徑的1/100.它是利用毛細作用來保持筆管中的液體流動，筆管連線著一個很小的“墨水庫”。它還是支多用途的筆，能夠儲存多種不同的墨水，從繪畫顏料到生物原料。雖然首批納米筆早已誕生，但它們不能儲存墨水，而且必須蘸進墨水中才能使用。
這種筆的筆尖是由鑽石材料製成，或者是外表覆蓋有鑽石層的矽，它被貼上在一個筆桿上。因此筆尖將非常耐用。由於新型納米筆是用標準的微製造技術製成，因此能夠大批量生產。納米筆能夠與微粒子顯微鏡結合，讓科學家在觀察納米微觀世界的同時，在上面“作畫”。科學家希望，它最終能夠被用於製造蛋白質排列和複雜的半導體。(謝來)
納米發動機
納米技術之發動機
這台發動機由置於納米碳管基座上的兩滴液體物質構成，利用液體的表面張力工作。發動機長度有200納米。它由固定在多層納米碳管基座上的一大一小兩滴滴液態銦構成，直徑分別為90納米和30納米。其工作原理是液體的張力特性：由於物體體積越小表面張力的作用越明顯，在微米尺度以下表面張力則占統治地位。
在外加電場的作用下大液滴向小滴沿基座傳送原子，小液滴變大而大滴變小，直到兩滴相觸完成收縮過程。接觸後在表面張力的作用下，大滴迅速吞噬小滴，完成舒張過程。在這一過程中，能量轉變會產生動力。在外加電場的作用下這個裝置可以持續工作。這一裝置產生的能量雖然只有20微瓦，但是這和它的個頭比起來已經相當高效。
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台北時間11月16日訊息，據國外媒體報導，歐洲科學家研製出世界上體積最小的四輪納米汽車。隨著這種納米車的問世，科學家在朝著打造可在血管中穿行，用於殺死癌細胞的先進裝置的道路上又向前邁進一步。
與過去藉助掃描顯微鏡、光或者加熱表面的納米車不同，這種分子車利用電子移動。研究小組負責人、荷蘭格羅寧根大學有機化學教授本-費林加表示：“這是第一種裝有馬達的納米車。你可以輸入能量，藉助推進裝置讓納米車移動，就像汽車的發動機一樣。”
除了費林加外，其他研究人員還包括瑞士聯邦材料科學與技術實驗室教授卡爾-海因茨-厄恩斯特，格羅寧根大學合成有機化學助理教授蘇尤贊納-哈魯揚亞以及荷蘭特文特大學生物分子納米技術助理教授娜塔莉-卡特索尼斯。在10日出版的《自然》雜誌上，他們對納米車進行了描述。
在此之前，費林加就曾參與設計分子馬達，功能與風車類似。為了研製新型納米車，他的研究小組為一個合成分子安裝了4個馬達。這些馬達充當了踏板輪，在電子的帶動下驅動整個系統在銅表面上移動。向納米車發射的電子可以改變馬達外形，使其向前移動，移動距離不到1納米。這些馬達可以單獨控制，能夠像汽車一樣轉向。
費林加和他的研究小組在真空低溫環境下工作，在被激活前，分析將一直處於靜止狀態，這就像對汽車進行停車制動，防止其在斜坡上移動。費林加說：“控制納米世界的移動難度極大，納米世界的移動與巨觀世界的移動截然不同。”引力和重量無法將分子車固定，這一點與汽車不同。他說：“研發馬達的一個動機是利用馬達提供能量，進而在納米尺度下執行我們需要的所有任務。”
費林加表示這項成就雖然“很小”，但卻是在研製先進納米車道路上邁出的關鍵性一步。他希望進一步改善納米車，提高控制能力，讓分子車能夠在室溫環境下工作，同時移動更長距離。美國加利福尼亞大學洛杉磯分校化學與生物化學教授、加州納米系統研究所的保羅-維斯表示：“費林加進行的研究異常複雜。科學家試圖從自然界獲取能量，將這種能量轉換成機械運動。”
2005年，美國萊斯大學教授詹姆斯-圖爾設計了一個納米車，雖然沒有馬達，但可以藉助熱擴散在金屬表面移動。他指出費林加研發的新分子是在製造當前只能通過酶的生物學活動實現的機器方面邁出的重要一步。圖爾說：“我們可以捕獲小分子，組裝成類似電子存儲器那樣的小型裝置。”
美國西北大學化學教授弗拉瑟-斯托達特一直在為納米電動裝置研發所需結構，他指出分子電動裝置不免讓他聯想到愛丁堡兒童玩的碰碰車。他說：“碰碰車由小型電動馬達驅動。”斯托達特表示費林加研製的納米車完成了這樣一種挑戰，即研製出能夠在表面移動的納米車，而不是在溶液中活動。他說：“他知道如何將很多東西融合到一起並且讓它們工作。這項成就讓我聯想到駕駛飛機飛向藍天的賴特兄弟。”
世界最小四輪納米車
世界最小四輪納米車