世界上最小的齿轮只有纳米大小,为分子机器

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在许多技术领域,总是越小越好,

机器现在变得如此微小,以至于只能用原子来衡量。

上图:德国研究人员开发出世界上最小的工作齿轮。

德国厄兰根-纽伦堡大学(FAU)的研究人员现在已经开发出他们声称是世界上最小的工作齿轮。

在未来的几十年里,分子机器和纳米机器人可能会非常有用,它们可以帮助构建电子元件,在人体内运输药物,或者操纵单个细胞或分子。

为此,科学家们已经开发了许多机器部件的纳米级版本,比如,电动机、活塞、泵、扳手和螺旋桨。

现在,FAU团队在部件列表中增加了另一个重要的机器部件:齿轮。该装置由两个互锁的部件组成,包括一个结构类似螺旋桨结构的三联烯分子,并与之垂直的是一个硫靛分子的平面部分,其作用类似于一个平板。

左图:这张图片展示了分子光齿轮的每个组件是如何工作的。右图:齿轮的两个组件的分子模型,螺旋桨(灰色)和板材(金色)FAU。

它们一起工作,就像一对齿轮一样,传递和降低运动。该对的传动比为2:3,因此当板旋转度时,螺旋桨仅旋转了度。整个设备仅71个原子,长度为1.6纳米,据该团队称,这使其成为世界上最小的工作齿轮。

该系统可以很容易地利用光来开启和关闭,这为它赢得了分子“photogear”的名字。这标志着分子齿轮首次实现了这种直接控制,而不仅仅是被动运动。

研究人员表示,这种新的分子“photogear”可以实现更通用的分子机器,并且应该为新的纳米级齿轮系统铺平道路,该系统可以在更长的距离、不同的方向和不同的速度下传输运动,就像它们的宏观对应物一样。

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