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论文作者:Kenichi Yoshikawa 期刊:《物理化学杂志C》 发布时间:2008-2-19 14:8:41
利用化学振荡波可运输“微型货物”
 
日本科学家的最新研究证实了化学能量转化为运动的一种新方式。这一新发现有望用于微型设备传输和控制体内药物输运。相关论文在线发表于《物理化学杂志C》(Journal of Physical Chemistry C)上。
 
Belousov-Zhabotinsky(BZ)反应自发现以来一直是非常活跃的化学研究方向。由于反应系统内的混和物质会在两种不同状态间振荡,从而能制造出脉冲式的波动。在最新的研究中,日本京都大学、近畿大学和名古屋文理大学的研究人员首次证实,BZ反应产生的化学波动能够以可控的方式使微型物体(实验中为小纸片)按期望的路线定向移动(视频片断)。通过施加另一控制波,研究人员还能够控制“卸货”(停止物体传送)的时间和地点(视频片断)。
 
实际上,BZ反应产生的波动并非源自化学反应物质的流动,而是由部分混合物质在还原态和氧化态间的轮流转变引起的。实验中纸片之所以能够被波运送,是由于被氧化区域比被还原区域具有更强的表面张力,这会牵引着纸片不断向被氧化区域运动。
 
领导该项研究的京都大学Kenichi Yoshikaw表示,这项新的技术有望为“微型货物”(Microcargo)运输开辟新的道路。他指出,这种波动作用能够让化学能直接转化为动能,这与生物体内的情况是相似的,而机械设备比如发动机往往需要内能(热)作为二者过渡的中间步骤。
 
研究人员目前正在尝试用该方法传输各种不同的“货物”,同时,他们也打算将其应用在微流芯片(一种通过多个微通道控制化学反应的精微设备)中。
 
Yoshikaw表示,新的技术还有望用于医学领域。比如,移植体中若能发生BZ反应,那么具有特定间隔的药物就有可能在无需电力的情况下释放出来。
 
英国利兹大学的化学家Steve Scott评价说,“这的确是一项有趣的验证,具有许多应用前景。”他说,尽管BZ反应已经得到了深入的研究,但还没有真正应用起来。
 
不过,Scott也期待着该化学波能够进行更加复杂的货物运输,“你应该能够以较为复杂的方式来‘指挥交通’。”Scott和同事目前正在研究振荡化学反应的另一种应用方式——通过反应系统酸度周期性改变引起的聚合物伸缩,来控制和驱动游动机器人。(科学网 任霄鹏/编译)
 
(《物理化学杂志C》(Journal of Physical Chemistry C),DOI: 10.1021/jp7097922,Takatoshi Ichino, Kenichi Yoshikawa)
 
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