化學家發現,在圓偏振紅外光照射下,奇特的硼原子簇就會旋轉,就像轉子發動機一樣。
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生物學的一個重大發現,就是生命的發動機,也就是分子馬達,這種微型機器制造,傳輸和組合各種生物。
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) `" Q9 Y3 ?8 E% B4 I 這引起不少嫉妒,物理學家和工程師都希望有一些分子機器,任由他們使喚。所以都有不少興趣,想開發一些分子器件,很容易用來做好這項工作。 , S" I* k# K7 U/ B
. ~3 g- n1 W$ k 如今,加州大學洛杉磯分校(University of California Los Angeles)的張進(Jin Zhang)在和幾個好友說,他們已經確定,有一種機器符合這個要求。
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幾年前,化學家發現,成簇的13或19個硼(boron)分子會形成同心圓,而且可以獨立旋轉,就像旋轉的汪克爾發動機(Wankel engine)的活塞。正因為如此,他們很快就起了個綽號,就是“分子汪克爾發動機”。唯一的問題是如何驅動它們。
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現在,張進和好友們計算,這應該是非常容易,只需要用圓偏振紅外光(circularly polarised infrared light)照射它們。他們設置,相對于外圈,內圈反向旋轉,就像汪克爾發動機。
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# a3 f. d% A1 E+ d( C& k 當然,納米技術已經確定了許多分子馬達,甚至有一些旋轉的版本,這使人突然想到三磷酸腺苷(ATP:Adenosine Triphosphate)。
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使這種發動機特別的,是偏振光會不激發分子的電子基態,這就使它不受影響,仍然具有化學活性。 8 O- E# k- K `- _, i
* y6 h* x v: Q* L C5 u6 n+ \ 相比之下,其他形式的分子發電,如化學或電流,都可以產生熱量,這會極大地影響系統。 ! x6 r" i: M) W* U5 e. O; r
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現在,光子驅動的分子汪克爾發動機僅僅是一個想法,源自詳細的化學建模。 A0 Y) w$ t% t# y
& `% ?, K0 f ^% n 張進和合作者把它留給別人,希望有人樂意親手試試,確實使這些分子旋轉起來。
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: @2 ^) x% Z' s, } 如果他們已得到適當的資金,這應該是宜早不宜遲。
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" k7 |$ u- g$ Z- g- C+ f 更多信息:《光驅動的分子汪克爾發動機》(Photo-driven Molecular Wankel Engine ),發表在美國康奈爾大學arxiv.org物理學網站。 |