世界上最小的汽车有多大?

世界上最小的汽车2007-10-23 20:54世界上最小的汽车实际应用只有4纳米。

人类可以用小机器制造更小的机器,最后他们会把原子一个个排列起来制造产品。这是著名物理学家诺贝尔奖获得者理查德·费曼在1959年对纳米技术最早的梦想。从此,人类开始探索纳米世界。美国莱斯大学的科学家最近利用纳米技术制造了世界上最小的汽车。像一辆真正的汽车一样,这辆纳米汽车有可以转动的轮子。只是它们太小了,一根头发上就算有两万辆纳米车并排跑,也不会堵车。

车身虽小,但零件齐全。

整个纳米车的对角线长度只有3到4纳米,比单股DNA略宽,一根头发的直径约为8万纳米。

不过,nano车虽然小,但也有底盘、车轴等基本部件。它的轮子是一个足球形状的单分子,由60个碳原子组成。这使得nano汽车在外观上看起来像一个哑铃。它使用一个三联体作为轴,连接各个车轮的轴可以独立旋转,使汽车可以在凹凸不平的原子表面上行驶。

据专家介绍,之前已经有人做出了纳米级的超微型“汽车”。然而,这种新“汽车”与它的前辈们有很大不同:这种纳米汽车是世界上第一种通过滚动前进的纳米结构材料,而所谓的纳米汽车过去只能通过滑动前进。这项技术是在莱斯大学的詹姆斯·托尔教授的领导下,历时八年研发出来的。托尔说,“就是它了。你不能建造任何更小的原子交通工具。”他的同事凯文·凯利(Kevin kelly)说,“制造一种可以在平面上滑行的纳米工具不再是一个难题。证明纳米物体是旋转和滚动,而不是滑动或滑行,是这个项目最难的部分。所以这个突破是最近微观领域最重要的成果。”

纳米是指十亿分之一米,纳米材料是由几十到几千个分子组成的。因为体积小,这就赋予了它们一些特性,比如纳米车不受摩擦的影响,它的轮子是结构紧密的单分子,很难分散成单个碳原子。

车轮在高温下向前滚动。

纳米汽车95%的重量是碳,此外还有一些氢和氧原子。整个制造过程大致类似于药物分子合成的步骤,分为20步。制造完成后,将其置于甲苯气体中,置于金片表面。

在室温下,纳米车的轮子会与金片表面紧密结合。当金金属表面被加热到200℃的高温时,放在上面的纳米车会因变性而开始移动。它们在没有外力的情况下会前进还是后退不得而知,但一旦开始,就不会停止,也不会改变方向,直到停止加热。

然而,研究人员发现,通过施加磁场,他们可以改变纳米汽车的方向。此外,科学家还可以通过细微的提示抓住纳米车,将其向前拖动。科学家还为纳米汽车制造了世界上最小的马达,纳米汽车由30个碳原子和一些硫原子组成,由光驱动。然而,当放置在黄金表面时,纳米马达无法获得足够的功率,因为金属分子吸收了大部分的光。

实际应用还需要时间。

这种纳米车的1 g材料可以装载大约1000 mg的药物分子。由于体积小,可以在器官和血管中自由通过。它看起来像一个布满规则孔洞的“空心球”,里面包裹着药物。当纳米给药载体在外磁场的作用下到达患处,然后调节患处的pH值或离子强度,纳米给药载体的“外衣”就会脱去,载体上装载的药物就会释放出来。研究人员希望这种特殊的载体可以用于分子结构领域。改进的纳米汽车可以运载分子“货物”,在纳米工厂之间运输原子和分子。未来,人们可以大量使用这种微型机器来制造新材料。

但也有人质疑分子制造不现实,还可能给环境带来不可预知的风险,比如大量纳米机器通过自我复制泛滥成灾。但科学家普遍认为,这样的情况只能出现在科幻小说中。托尔教授表示,目前,他不打算申请纳米汽车技术的专利,因为他认为解决分子制造中的许多技术问题至少需要一代人的时间。他说:“等你用这种技术开发实用产业的时候,专利权早就过期了。”

这项研究的赞助商是德克萨斯州的纳米技术公司Zyvex、美国国家科学基金会和日本本田公司。