研究人员推出了世界上最小的电动机,以供纳米机器人和纳米机器 - 马修·格里芬(Matthew Griffin)
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今天,我们正在建造许多微小的东西,例如癌症杀死纳米机器人,是植物的生物杂交机器人,部分机器人和各种纳米机器,包括一个比人头发小的纳米级房屋。而且由于很小,它们都有一个共同点 - 它们都需要引擎移动。
到目前为止,我已经谈到了为其中一些纳米级机器人提供动力的新酶发动机的开发,现在,来自EMPA和EPFL的研究团队已经推出了世界上最小的发动机,仅由16个原子组成,它们朝着一个方向旋转以进行移动。突破还可以在原子水平上进行能量收获。
EMPA功能表面研究小组负责人OliverGröning解释说:“这种发动机使我们接近分子电动机的最终尺寸限制。”电机的尺寸小于一个纳米的尺寸,换句话说,它比人头发的直径小约100,000倍。
新电动机的特写。礼貌:Empa
原则上,分子机的起作用方式与宏世界中的同行类似,它将能量转化为有向运动。这种分子电动机在自然界中也存在,例如以肌球蛋白的形式存在。肌动物是运动蛋白,在生物中在肌肉收缩和细胞之间其他分子的转运中起重要作用。
像大型电动机一样,16原子电动机由定子和转子组成,换句话说,固定和移动的零件,如您所见,转子在定子表面上旋转。它可以占据六个不同的位置。
“要使电动机实际上做有用的工作,必须允许转子仅向一个方向移动,这一点至关重要。”
看到世界上最小的动作电动机
由于驱动电动机的能量可以来自随机方向,因此电动机本身必须使用棘轮方案确定旋转方向。但是,原子电机的运作与宏观世界中的棘轮发生的情况相反,其不对称的锯齿状齿轮:棘轮上的爪子向上移动平坦的边缘并锁定陡峭的边缘方向,而原子变体则需要更少的能量才能在平坦的边缘上移动齿轮。因此,在通常的“阻止方向”中的运动是首选,而沿“跑步方向”的运动可能要小得多。因此,运动实际上仅在一个方向上才有可能。
研究人员通过使用具有基本三角形结构的定子,该定子由六个钯和六个镀锌原子组成。这里的诀窍是,这种结构在旋转对称,但不是镜像对称的。
结果,转子是一种对称的乙炔分子,仅由四个原子组成,可以连续旋转。
格罗宁说:“因此,电动机具有99%的方向稳定性,将其与其他类似的分子电动机区分开。”
微型电动机也可以由热能和电能供电,并且随着团队的完美技术,我们可以找到这些类型的电动机,为未来的分子组装剂以及通过我们的血管通过做各种事情的血管进行促进的纳米机器人和纳米机器,包括表演手术。
资料来源:Empa