劍橋科學家開發出世界上最小的引擎
2016-05-04 來源：中國聚合物網
研究人員已經開發出世界上最小的引擎，它只有數納米大小(十億分之一米) ，依靠光來驅動。劍橋大學研究人員開發的這個納米級引擎為未來開發可以在水中航行、感知周圍環境、甚至進入細胞對抗疾病的納米機器打下了基礎。
這個樣機是由微小的帶電金粒子制成，與感溫聚合物以凝膠的形式結合在一起。當‘納米引擎’被激光加熱到一定溫度時，它會在不到一秒鐘的時間里存儲大量的彈性能量，這時聚合物涂層會將所有的水從凝膠中排出并解體。這有迫使金納米顆粒緊密結合在一起的效果。但是當設備被冷卻時，聚合物吸水膨脹，金納米顆粒以更快更強勁的速度分開，就像彈簧一樣。這篇論文發表在《PNAS》期刊上。
“這個過程就像爆炸一樣”劍橋大學卡文迪什實驗室的Tao Ding博士說，他也是這篇論文的第一作者。“當水分子導致周圍的聚合物膨脹時，幾百個黃金粒子在一微秒的時間里飛散開來”
“我們知道光可以加熱水來驅動蒸汽機，”這項研究的合作者，巴斯大學的Ventsislav Valev說。“但是現在我們可以利用光來驅動納米級的活塞引擎。”
納米機器長久以來，一直是科學家和公眾的夢想，但是由于驅動它們的方法到目前還沒有開發出來，所以它們一直活在科幻小說的世界里。劍橋大學的研究人員開發的這種新方法異常簡單，但是卻可以讓它有極快的速度，而且能夠發揮最大的力量。
這些微小器件產生的力比之前制造的設備大幾個數量級，每單位重量的力比任何電機或肌肉大將近100倍。根據研究人員介紹，該設備在制造、快速響應和能源效率方面還具有生物相容性和成本效益。
領導這項研究的卡文迪什實驗室的Jeremy Baumberg教授，將這個設備命名為‘螞蟻’(ANTs)，或驅動的納米傳感器。“像真正的螞蟻一樣，它們能夠產生比自身體重大得多的力。我們現在面臨的挑戰是，如何控制納米機器實際應用中的力量。”
這一研究表明，如何將范德瓦爾斯力(原子和分子之間作用力)轉化成聚合物的彈性能量并將它們迅速釋放。“這個過程就像納米彈簧，” Baumberg說。“這項研究中最值得稱道的部分是，我們利用重金屬粒子的范德瓦爾斯力來設置彈簧(聚合物)并用水分子來釋放這些力，這使得它具有可逆性和可重復性。”
這個樣機是由微小的帶電金粒子制成，與感溫聚合物以凝膠的形式結合在一起。當‘納米引擎’被激光加熱到一定溫度時，它會在不到一秒鐘的時間里存儲大量的彈性能量，這時聚合物涂層會將所有的水從凝膠中排出并解體。這有迫使金納米顆粒緊密結合在一起的效果。但是當設備被冷卻時，聚合物吸水膨脹，金納米顆粒以更快更強勁的速度分開，就像彈簧一樣。這篇論文發表在《PNAS》期刊上。
“這個過程就像爆炸一樣”劍橋大學卡文迪什實驗室的Tao Ding博士說，他也是這篇論文的第一作者。“當水分子導致周圍的聚合物膨脹時，幾百個黃金粒子在一微秒的時間里飛散開來”
“我們知道光可以加熱水來驅動蒸汽機，”這項研究的合作者，巴斯大學的Ventsislav Valev說。“但是現在我們可以利用光來驅動納米級的活塞引擎。”
納米機器長久以來，一直是科學家和公眾的夢想，但是由于驅動它們的方法到目前還沒有開發出來，所以它們一直活在科幻小說的世界里。劍橋大學的研究人員開發的這種新方法異常簡單，但是卻可以讓它有極快的速度，而且能夠發揮最大的力量。
這些微小器件產生的力比之前制造的設備大幾個數量級，每單位重量的力比任何電機或肌肉大將近100倍。根據研究人員介紹，該設備在制造、快速響應和能源效率方面還具有生物相容性和成本效益。
領導這項研究的卡文迪什實驗室的Jeremy Baumberg教授，將這個設備命名為‘螞蟻’(ANTs)，或驅動的納米傳感器。“像真正的螞蟻一樣，它們能夠產生比自身體重大得多的力。我們現在面臨的挑戰是，如何控制納米機器實際應用中的力量。”
這一研究表明，如何將范德瓦爾斯力(原子和分子之間作用力)轉化成聚合物的彈性能量并將它們迅速釋放。“這個過程就像納米彈簧，” Baumberg說。“這項研究中最值得稱道的部分是，我們利用重金屬粒子的范德瓦爾斯力來設置彈簧(聚合物)并用水分子來釋放這些力，這使得它具有可逆性和可重復性。”
該團隊目前正在與劍橋企業和其他幾個公司合作，(劍橋企業是該學校技術商業化辦公室管理基金的一部分)對這項技術進行商業化開發，實現微流體技術的生物應用。
原文：http://www.siliconindia.com/shownews/Researchers_create_worlds_tiniest_transistor-nid-41384-cid-2.html
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（責任編輯：xu）
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