据英国剑桥大学5月2日官网消息,该校Jeremy J. Baumberg研究组研制出世界上最小的纳米发动机“蚂蚁”(ANTs),它采用光驱动,大小只有十亿分之几米。研究人员表示,这一纳米发动机有望成为未来纳米机器的零件,可用在水中导航装置、环境感应器以及在人体内工作的医疗机器人等设备上。相关研究成果以“Light-induced actuating nanotransducers”为题发表在《美国科学院院刊》上(PNAS, 2016, DOI: 10.1073/pnas.1524209113)。
该团队研制的新型纳米发动机是一种胶体发动机,由金纳米颗粒和温度响应性聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺组成,利用金属颗粒间的范德华力(一种分子间作用力)进行工作。
图来源:剑桥大学
室温下,该聚合物在水中充分伸展,金纳米颗粒之间由于静电作用相互排斥。但当温度升高到32 ℃以上,该聚合物突然收缩,并在金纳米颗粒表面形成一层疏水薄膜,导致颗粒在水中发生聚集形成一个大的聚集体。当温度再次降到32 ℃以下,聚合物遇水膨胀,此过程会产生巨大驱动力,大的聚集体像爆炸那样瞬间分裂成许多金球。
论文第一作者、剑桥大学卡文迪什实验室的丁涛(Tao Ding)博士说,人们此前制造出一系列微型发动机,但是它们响应速度慢,驱动力小;而他们的发动机把范德华力以弹性势能的形式存储在温度响应性聚合物之中,可以通过温度变化或者光热驱动,具有响应速度快、驱动力大的特点,克服了传统微型发动机的瓶颈。
(来源:新华社)
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