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碳納米管成就“完美”納米機器

作者：中國科學院成都有機化學有限公司來源：http://m.sikpqwc.cn 日期：2016-10-20 10:49:05

分子大小的裝置或能在未來幫助我們控制身體中重要的生理機制。近日，來自加州大學伯克利分校和于默奧大學的研究團隊，將單個碳原子放進了一個名為納米氣球的器件中，并展示了如何使用靜電將這個氣球“充氣”以及“折疊”。

可充氣型氣囊致動器在我們日常生活中應用很廣，例如能頂起建筑的千斤頂、汽車的安全氣囊，氣囊還能在臨床醫學中用于擴大狹窄或堵塞的動脈或靜脈。不過這些都是宏觀世界的應用，而在微觀世界中，氣囊一般用作微型的氣動裝置，例如蜘蛛中的跳高選手——跳蜘蛛——它們能利用腿上的微小的液壓墊來完成瞬間的跳躍。

如果將尺寸繼續變小，氣囊致動器是不是可能有納米版本呢？目前來說還沒有答案。然而，賓夕法尼亞州立大學的研究者為這樣的納米器件提供了理論支持，他們在幾年前提出了一個基于用充放電的方式，來控制碳納米管充氣和放氣的氣囊致動器的概念。

而如今哈米德·禮·巴澤加爾（Hamid Reza Barzegar）和他的同事們已經在實驗室里實現了這樣的構想。他們還在學術期刊《Nano Letters》上發表了一篇論文，闡述了他們如何利用低電壓控制碳納米管在“折疊”和“充氣”狀態進行轉換。

碳納米管無缺陷的性質對于這種應用簡直就是天作之合，這意味著這樣的氣囊致動器在使用環節中將沒有疲勞和損耗。除了他們自己以外，也有其他研究團隊發現這種氣囊致動器在幾次使用周期之后，沒有出現性能下降的情況。

那么哈米德·禮·巴澤加爾是何許人也呢？他在于默奧大學拿到物理學了博士學位，現在在加州大學伯克利分校的阿歷克斯·澤特爾（Alex Zettl）教授的研究團隊中從事研究的工作。

談及自己的發現，他激動地說：“從理論上來說，這樣的研究就已經很有意思了，并且我們從中能探求到使用外部刺激在納米尺寸下控制運動的機制。此項研究對于基礎物理學的研究也意義重大，它能幫助我們理解電容效應以及靜電場力如何能控制分子結構的運動。”

來自默奧大學的物理學副教授，托馬斯·沃格貝里（Thomas Wågberg）也發表了自己的看法：“長遠來看，我們的發現將有助于研發分子級別的氣動控制技術，也將有助于設計分子級容器，其開關機制可由其表面帶電狀態的改變而觸發——最常見的例如改變目標分子所在溶液的酸堿度。這將有機會應用于醫學科技，例如將相對應的藥品精確傳送到身體內部器官或腫瘤。”

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