美制造出世界最小最快納米發(fā)動機

   

    美國德克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院科學家造出了迄今世界上最小、最快，而且運轉時間最長的微型發(fā)動機。該發(fā)動機比一粒鹽要小500倍，能把電能轉化為機械運動，達到每分鐘18000轉，相當于噴氣式飛機上發(fā)動機的轉速，而且能連續(xù)旋轉15小時。相比之下，其他納米發(fā)動機每分鐘只有14到500轉，只能轉幾秒到幾分鐘。相關論文發(fā)表在4月份出版的《自然·通訊》雜志上。
    該校機械工程副教授冬蕾·艾瑪·范領導的研究小組成功設計、組裝了這種高性能納米發(fā)動機，并在非生物系統(tǒng)中進行了測試。納米發(fā)動機由三部分組成，能迅速混合、泵出生化藥劑，并能在液體中運動，這些特征在未來應用中非常重要。這種納米發(fā)動機是開發(fā)微型機器的重要一步，微型機器能注入人體內(nèi)，控制胰島素以治療糖尿病，瞄準或攻擊癌細胞而不傷害其他正常細胞。
    雖然微型機器尚未發(fā)明出來，但擁有大驅(qū)動功率的、超高速納米發(fā)動機已經(jīng)制造成功。物理學家組織網(wǎng)5月21日（北京時間）報道稱，研究人員克服了納米發(fā)動機研究領域的兩大障礙：組裝與控制。利用了范在約翰·霍普金斯大學做研究時發(fā)明的技術，依靠AC和DC電場來一個個地組裝發(fā)動機上的零件。在實驗中，研究人員能用該技術來開關納米發(fā)動機，控制其順時針或逆時針旋轉；還能將多個發(fā)動機按一定模式排列組合，讓它們同步運動，更強更靈活。該技術目前正在申請專利。
    納米發(fā)動機從各角度來量都不超過1微米，很適合在人體細胞內(nèi)工作。為了測試其藥物釋放能力，研究人員在它表面涂了一層生化藥物納米粒子，然后開始旋轉。結果發(fā)現(xiàn)發(fā)動機轉得越快，藥物釋放得越快。“我們能通過轉速來制定和控制分子釋放速度，這也意味著我們的納米發(fā)動機是第一款能控制藥物釋放的機器。”范說，“我們認為，這有助于促進藥物遞送、細胞間通訊的研究。”
    研究人員認為，在不久的將來，他們的納米發(fā)動機就能帶來一種控制生化藥物在活細胞中釋放的新方法。目前，他們計劃用活細胞來測試該納米發(fā)動機，檢驗它們以可控方式遞送藥物的能力。此外，納米發(fā)動機有望進入納米電子機械系統(tǒng)（NEMS）領域，將機械控制與化學傳感整合在一起，開發(fā)能效更高、物美價廉的微機設備。