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纳米级巨型卡车赢得世界最短比赛

就距离而言,世界上最短的比赛-仅是人类头发宽度的一小部分-在金银赛道上进行,耗时长达30个小时。由于肉眼看不见车辆,您的典型赛车迷可能会错过它。但是四月份的“纳米种族”对于从事纳米尺度研究的科学家来说是巨大的成功。进入纳米级“怪物卡车”的团队报告说,这激发了人们对分子机器的兴趣,并带来了令人惊讶的新发现。

研究人员今天在美国化学学会第254届全国会议暨展览会上介绍了他们对纳米汽车的研究。)。全球最大的科学学会ACS将于星期四在这里举行会议。它包含有关各种科学主题的近9,400个演示文稿。

“首要目标是向公众宣传纳米科学,”埃里克·马森(Eric Masson)博士说。“然后,使用扫描隧道显微镜或STM仪器同时操纵多个纳米汽车面临着技术挑战。此外,每个团队都有自己的目标。我们的目的是看看是否可以将完整的超分子组件沉积到表面上并控制其运动。”

Masson和Saw-Wai Hla博士共同领导了俄亥俄州大学的团队。他们设计并制造了最大的汽车,长度约为3.5纳米。正式称为山猫Nanowagon,它具有假轮烷H形框架,带有四个相对较大的葫芦素分子作为轮子。由于大小,它被讽刺地称为巨型卡车。但是与普通车辆不同,它没有电动机。因此,为了移动纳米汽车,研究人员在Hla的实验室中使用了STM仪器。

Hla说:“我们在汽车中加入了正电荷受体。”“因此,如果我们在指向汽车的STM尖端中注入正电荷,则会产生排斥力,汽车也会行驶。我们发现它工作得很好。”

本次大赛,被誉为有史以来第一次nanocar比赛,在图卢兹的法国国家科学研究中心(CNRS)4月28日六队举行三大洲进入了他们的分子大小的车手。但由于在图卢兹的STM仪器只有四点建议,可以控制每个只有一个nanocar,俄亥俄队保持他们的nanowagon HLA的实验室,但远离CNRS“开车”吧。

“我的理解是这是第一次,” Hla说。“我们从半个地球之外就以原子尺度操纵了汽车。”

Hla和Masson的nanowagon在金轨上行驶了43纳米,然后才被卡住,这是因为该路段特别粗糙并且在中西部地区发生了动力故障。尽管没有完成课程,但它比其他三名选手走得更远,使该队获得了第三名的成绩。

Masson和Hla说,俄亥俄州车队从比赛中发现了一些有趣的东西。他们通过将底盘分子悬浮在水中,添加车轮分子然后蒸发水来组装纳米车。大约70%的最终结构看起来像是两轮悬停板,一些具有三个轮子,约10%具有所有四个轮子。他们惊讶地发现很少有轮子没有连接任何东西。

Masson说:“这意味着破坏底盘(共价键)比破坏底盘和车轮之间的非共价键更容易。”“这完全违反直觉,因为通常非共价键比共价键弱得多。这是一个理论上的好奇心。”

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