前沿科技之光子驅(qū)動(dòng)分子轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

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發(fā)表于 2012-4-19 20:09:15 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

化學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在圓偏振紅外光照射下，奇特的硼原子簇就會(huì)旋轉(zhuǎn)，就像轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)一樣。

生物學(xué)的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，就是生命的發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是分子馬達(dá)，這種微型機(jī)器制造，傳輸和組合各種生物。

這引起不少嫉妒，物理學(xué)家和工程師都希望有一些分子機(jī)器，任由他們使喚。所以都有不少興趣，想開(kāi)發(fā)一些分子器件，很容易用來(lái)做好這項(xiàng)工作。

如今，加州大學(xué)洛杉磯分校（University of California Los Angeles）的張進(jìn)（Jin Zhang）在和幾個(gè)好友說(shuō)，他們已經(jīng)確定，有一種機(jī)器符合這個(gè)要求。

幾年前，化學(xué)家發(fā)現(xiàn)，成簇的13或19個(gè)硼（boron）分子會(huì)形成同心圓，而且可以獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，就像旋轉(zhuǎn)的汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)（Wankel engine）的活塞。正因?yàn)槿绱?，他們很快就起了個(gè)綽號(hào)，就是“分子汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)”。唯一的問(wèn)題是如何驅(qū)動(dòng)它們。

現(xiàn)在，張進(jìn)和好友們計(jì)算，這應(yīng)該是非常容易，只需要用圓偏振紅外光（circularly polarised infrared light）照射它們。他們?cè)O(shè)置，相對(duì)于外圈，內(nèi)圈反向旋轉(zhuǎn)，就像汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。

當(dāng)然，納米技術(shù)已經(jīng)確定了許多分子馬達(dá)，甚至有一些旋轉(zhuǎn)的版本，這使人突然想到三磷酸腺苷（ATP：Adenosine Triphosphate）。

使這種發(fā)動(dòng)機(jī)特別的，是偏振光會(huì)不激發(fā)分子的電子基態(tài)，這就使它不受影響，仍然具有化學(xué)活性。

相比之下，其他形式的分子發(fā)電，如化學(xué)或電流，都可以產(chǎn)生熱量，這會(huì)極大地影響系統(tǒng)。

現(xiàn)在，光子驅(qū)動(dòng)的分子汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅是一個(gè)想法，源自詳細(xì)的化學(xué)建模。

張進(jìn)和合作者把它留給別人，希望有人樂(lè)意親手試試，確實(shí)使這些分子旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

如果他們已得到適當(dāng)?shù)馁Y金，這應(yīng)該是宜早不宜遲。

更多信息：《光驅(qū)動(dòng)的分子汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)》（Photo-driven Molecular Wankel Engine ），發(fā)表在美國(guó)康奈爾大學(xué)arxiv.org物理學(xué)網(wǎng)站。