作者:张章 来源:中国科学报 发布时间:2017/4/25 10:24:55
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世界首场纳米车竞赛整装待发

 

扫描隧道显微镜将被用来驱动首场纳米车赛。图片来源:Hubert Raguet

来自三大洲的6支队伍正准备参加一场于法国南部一条黄金赛道上举办的车赛。但这并不是一场豪车盛宴:参赛者将驾驶单个分子进行比赛。在36小时内,他们要把这些分子车移动100纳米,而实验室里的这条真空赛道的温度只比绝对零度略高一些。

活动组织者、图卢兹材料制造和结构研究中心化学家Christian Joachim表示,这是世界首场纳米车竞赛,本次活动的目标是让人们对纳米科技和分子机器感兴趣。Joachim和图卢兹-保罗·萨巴蒂耶大学化学家 Gwénael Rapenne一同发起了这项竞赛。

本次比赛或许能为想了解更多关于单个分子与表面相互作用的参赛者提供科学见解。参赛者表示,这也许有助于催化剂的设计,并且长远目标将是制定运输货物或信息的分子级技术。Joachim表示:“这是一个许多人同时进行的巨大实验。”

纳米车这个术语实际上并不正确,因为比赛中的分子没有发动机。而且,分子是否会像车一样前行也不清楚:一小部分的设计也许是这样,但更多的设计则没有车轴和车轮。奥地利格拉茨大学物理学家、美国—奥地利联队队长Leonhard Grill指出,他们将使用扫描隧道显微镜(STM)探针的电子,帮助分子不断簸动,通常是以每次0.3纳米的长度,完成100纳米这样“相当长的距离”。

参赛者禁止用STM探针直接推动分子小车前进。一些队伍的分子小车靠电子提高能级,从而引发振动或改变分子结构,使赛车一起簸动。其他人则期待用电子的静电斥力作为主要驱动力。日本国立材料科学研究所有机化学家Waka Nakanishi设计了一辆有两组“扇叶”的纳米车,可以在STM探针发射电子给分子小车充能时像蝴蝶翅膀一样扑动。她表示,参加这项比赛的一部分原因是获得图卢兹实验室最先进的STM使用机会,以更好地了解分子行为。(张章)

《中国科学报》 (2017-04-25 第3版 国际)
 
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