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美科學(xué)家研發(fā)出zui小快的納米發(fā)動(dòng)機(jī)

發(fā)布日期：2014-05-22 瀏覽次數(shù) ：896

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核心內(nèi)容：據(jù)科技日?qǐng)?bào)報(bào)道，美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校科克雷爾工程學(xué)院科學(xué)家造出了迄今上zui小、快，而且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)的微型發(fā)動(dòng)機(jī)。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)如果能夠走向應(yīng)用,將是納米和醫(yī)療領(lǐng)域,甚至是整個(gè)工業(yè)跨時(shí)代的進(jìn)步,其用處也遠(yuǎn)不止當(dāng)藥物載體那么簡(jiǎn)單。

         據(jù)悉，該發(fā)動(dòng)機(jī)比一粒鹽要小500倍，能把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，達(dá)到每分鐘18000轉(zhuǎn)，相當(dāng)于噴氣式飛機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而且能連續(xù)旋轉(zhuǎn)15小時(shí)。相比之下，其他納米發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘只有14到500轉(zhuǎn)，只能轉(zhuǎn)幾秒到幾分鐘。相關(guān)論文發(fā)表在4月份出版的《自然·通訊》雜志上。

   德克薩斯大學(xué)機(jī)械工程副教授冬蕾·艾瑪·范領(lǐng)導(dǎo)的研究小組成功設(shè)計(jì)、組裝了這種高性能納米發(fā)動(dòng)機(jī)，并在非生物系統(tǒng)中進(jìn)行了測(cè)試。

  納米發(fā)動(dòng)機(jī)由三部分組成，能迅速混合、泵出生化藥劑，并能在液體中運(yùn)動(dòng)，這些特征在未來(lái)應(yīng)用中非常重要。這種納米發(fā)動(dòng)機(jī)是開(kāi)發(fā)微型機(jī)器的重要一步，微型機(jī)器能注入人體內(nèi)，控制胰島素以治療糖尿病，瞄準(zhǔn)或攻擊癌細(xì)胞而不傷害其他正常細(xì)胞。

  雖然微型機(jī)器尚未發(fā)明出來(lái)，但擁有大驅(qū)動(dòng)功率的、超高速納米發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)制造成功。研究人員克服了納米發(fā)動(dòng)機(jī)研究領(lǐng)域的兩大障礙：組裝與控制。利用了范在約翰·霍普金斯大學(xué)做研究時(shí)發(fā)明的技術(shù)，依靠AC和DC電場(chǎng)來(lái)一個(gè)個(gè)地組裝發(fā)動(dòng)機(jī)上的零件。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員能用該技術(shù)來(lái)開(kāi)關(guān)納米發(fā)動(dòng)機(jī)，控制其順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；還能將多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)按一定模式排列組合，讓它們同步運(yùn)動(dòng)，更強(qiáng)更靈活。該技術(shù)目前正在申請(qǐng)。

    納米發(fā)動(dòng)機(jī)從各角度來(lái)量都不超過(guò)1微米，很適合在人體細(xì)胞內(nèi)工作。為了測(cè)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(kāi)始旋轉(zhuǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)得越快，藥物釋放得越快。“我們能通過(guò)轉(zhuǎn)速來(lái)制定和控制分子釋放速度，這也意味著我們的納米發(fā)動(dòng)機(jī)是一款能控制藥物釋放的機(jī)器。”范說(shuō)，“我們認(rèn)為，這有助于促進(jìn)藥物遞送、細(xì)胞間通訊的研究。”

    研究人員認(rèn)為，在不久的將來(lái)，他們的納米發(fā)動(dòng)機(jī)就能帶來(lái)一種控制生化藥物在活細(xì)胞中釋放的新方法。目前，他們計(jì)劃用活細(xì)胞來(lái)測(cè)試該納米發(fā)動(dòng)機(jī)，檢驗(yàn)它們以可控方式遞送藥物

的能力。此外，納米發(fā)動(dòng)機(jī)有望進(jìn)入納米電子機(jī)械系統(tǒng)（NEMS）領(lǐng)域，將機(jī)械控制與化學(xué)傳感整合在一起，開(kāi)發(fā)能效更高、物美價(jià)廉的微機(jī)設(shè)備。