纳米艺术之纳米车（配图）(图)

2016-10-05 | 来源: 沈海军博客 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

　　2009年，印度塔塔汽车公司发布了自称为世界上最便宜的汽车，见图1（左）。这是一款简单得连雨刷器都没有的汽车！汽车长度仅为一般汽车长度的2/3，有四个座位，售价2000美金。该汽车有一个有趣的名字“纳米汽车”。据称，这款车的一些部件的确运用了纳米技术。然而，我们这里要讲的纳米汽车却要比塔塔公司的这款汽车小得多得多，尺寸只有几十微米，乃至几纳米，属于“货真价实”的纳米汽车。这些纳米汽车尺寸之小，肉眼根本无法分辨，只有借助电子显微镜，甚至分辨率更高的扫描探针显微镜才能看得见。

　　人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将逐个地排列原子，制造产品。这是着名物理学家诺贝尔获得者理查德×费曼1959年对纳米技术的最早梦想。从那以后，人类开始了对纳米世界的探求。近来很多研究致力于包括纳米汽车在内的纳米/分子机器的合成与制作，并企图用于实现特定的任务。同宏观的汽车一样，未来纳米车的目的也是为了将纳米颗粒或分子送到某个固定的地方，最终成为“纳米生产”中的运输工具。

　　讲到这里，大家不要误以为，纳米汽车只是我们脑子里或者理论上概念而已。事实上，现在，多款真正意义上的纳米汽车已经在实验室内被成功研制，其中，美国莱斯大学的Tour教授于2005年“制造”的首辆纳米汽车（有人也称其为“分子汽车”，见图1（右））尤为知名。在这些“纳米达人”的掌控中，把玩的不仅仅是纳米科技，更是一种艺术。

　　

　　一、Tour和他的“纳米汽车”

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　　Tour是美国着名有机合成化学家，如图2所示，是莱斯大学纳米尺度科学与技术中心的知名教授。Tour教授的科学研究领域很广，包括分子电子学、化学自组装、高分子传感器、碳纳米管生长等。他的科研成果极为卓着，曾发表过300余篇论文，拥有30余项专利。其中，他的两项科研成果----“纳米娃”/人形分子（NanoKids）和分子汽车使得他名声鹊起，轰动一时。

　　Tour教授近年来得到过各种各样的科研奖励，其中，两项大奖值得一提，那就是2005年的本田纳米汽车发明奖以及2007年美国Foresight研究院的费曼纳米试验技术奖。这两项大奖的获取，很大程度上要归结于他的杰作―纳米汽车，而Tour 本人也因此被誉为“纳米汽车之父”。

　　按照Tour最初的设想，他纳米汽车将由汽车底盘、轮子、座椅、车钥匙、车轮轴组成；以热或者太阳能为能源；整个车身允许承受微小的扭曲变形，以适应路面上的坎坷与颠簸；汽车底盘可考虑采用“工”字形的寡聚物分子；车轮采用碳60富勒烯球状分子或纳米颗粒；车轴采用炔基的线性有机分子；车座椅采用三角形、船形或者杯状分子，这些座椅的凹陷部位用来装载有效载荷。

　　Tour教授还设想，这种纳米汽车可以装载药物分子，因为体积小，所以能在器官和血管中自由通行。在它座椅的凹陷处裹挟着药物，当纳米送药车在体外磁场的作用下抵达患处，然后经过调节患处酸碱度或离子强度，纳米汽车座椅上装载的药物就被释放出来。当然，他还希望这种特殊的交通工具能够被用于分子构造领域，譬如，承载一个分子的“货物”，在纳米工厂之间运送原子和分子。

　　然而，直至2005年，Tour教授的美好愿望仍没能完全实现。此时他制造出的纳米汽车依然显得十分简陋，没有方向盘、发动机和座位，仅由一个亚苯基伸乙炔基的寡聚物“汽车底盘”、四个炔基“车轴”和四个球形的碳60富勒烯“车轮”组成，见图3。尽管如此，Tour 2005年制作的这款纳米汽车仍被认为是一项伟大的成果。他的纳米汽车论文成为当年美国化学会杂志论文中访问最多的文章，同时也成为《生命科学》列出的在所有科学领域中排名第二的最有影响论文。