世界最小納米呼拉圈問世 轉(zhuǎn)一周僅300毫秒

世界最小納米級“呼拉圈”

       據(jù)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(xiàn)得以實現(xiàn)，許多納米機器人已成為我們生活的一部分，納米科學技術(shù)能夠生產(chǎn)分子等級的機械組件。目前，日本科學家研制一種轉(zhuǎn)子納米裝置，一個活動組件可以繞一個軸進行旋轉(zhuǎn)，這非常像旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運動是一項非常困難的任務，現(xiàn)在日本大阪大學和京都大學研究人員進行了挑戰(zhàn)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(tài)的分子轉(zhuǎn)子裝置拍攝了“快照”，他們將相關(guān)研究報告發(fā)表在德國國際尖端學術(shù)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(jié)構(gòu)系統(tǒng)：一個桿狀分子上套著另一個像呼拉圈一樣的環(huán)狀分子，同時一個阻塞裝置地桿狀分子的末端，從而避免環(huán)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(zhuǎn)情況，他們在環(huán)狀分子一側(cè)連接熒光鏈，在旋轉(zhuǎn)時便于進行觀測。
　　為了觀測在桿狀分子上的“呼拉圈”旋轉(zhuǎn)，研究人員使用一項叫做“散焦大區(qū)域全內(nèi)反射熒光技術(shù)顯微鏡”方法，這給予個別旋轉(zhuǎn)分子在熒光噴射模式下快照呈像。如果這種“呼拉圈”環(huán)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(huán)狀分子的方位，這都保留在每次快照拍攝中。然而，如果環(huán)狀分子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，所噴射的圖案不會揭示環(huán)狀分子的方位。
　　研究人員證實，如果在干燥狀態(tài)下，輪烷分子并不會旋轉(zhuǎn)，然而當處于潮濕時，可清晰地看到這些分子快速旋轉(zhuǎn)和搖擺運動。呼拉圈環(huán)狀分子旋轉(zhuǎn)速度要快于照片拍攝的快門速度，其旋轉(zhuǎn)一周360度可在300毫秒之內(nèi)完成。