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世界最小納米呼拉圈問世 轉一周僅300毫秒
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新聞專員
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2008-7-29 21:45
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世界最小納米呼拉圈問世 轉一周僅300毫秒
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世界最小納米級“呼拉圈”
據美國科學日報報道,科學家長期以來夢想能夠制造納米等級的微型機器人,這一夢想現得以實現,許多納米機器人已成為我們生活的一部分,納米科學技術能夠生產分子等級的機械組件。目前,日本科學家研制一種轉子納米裝置,一個活動組件可以繞一個軸進行旋轉,這非常像旋轉的呼拉圈,而且是世界上最小的納米呼拉圈。
試著觀測分子等級旋轉運動是一項非常困難的任務,現在日本大阪大學和京都大學研究人員進行了挑戰性嘗試。該研究小組負責人同原田明(Akira Harada)和研究小組同事對個別處于運動狀態的分子轉子裝置拍攝了“快照”,他們將相關研究報告發表在德國國際尖端學術刊物《應用化學》雜志上。
研究人員選擇輪烷作為研究對象,這是兩個部分組成的分子結構系統:一個桿狀分子上套著另一個像呼拉圈一樣的環狀分子,同時一個阻塞裝置地桿狀分子的末端,從而避免環狀分子脫落。他們將桿狀分子固定在玻璃支撐上,觀測這個“呼拉圈”在套桿上的的旋轉情況,他們在環狀分子一側連接熒光鏈,在旋轉時便于進行觀測。
為了觀測在桿狀分子上的“呼拉圈”旋轉,研究人員使用一項叫做“散焦大區域全內反射熒光技術顯微鏡”方法,這給予個別旋轉分子在熒光噴射模式下快照呈像。如果這種“呼拉圈”環狀分子處于靜止,這些熒光圖案可能計算出其熒光釋放的方向,從而可能計算出環狀分子的方位,這都保留在每次快照拍攝中。然而,如果環狀分子處于旋轉狀態,所噴射的圖案不會揭示環狀分子的方位。
研究人員證實,如果在干燥狀態下,輪烷分子并不會旋轉,然而當處于潮濕時,可清晰地看到這些分子快速旋轉和搖擺運動。呼拉圈環狀分子旋轉速度要快于照片拍攝的快門速度,其旋轉一周360度可在300毫秒之內完成。
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