光能伺服馬達工藝精緻

光能伺服馬達工藝精緻

近日,國際學術期刊《納米通訊》在線報導了一種新型的由光子驅動的“分子納米馬達”.泡殼這種單分子馬達將光能高效地轉變成機械力,不僅能將光能的利用率從過去的10%提高到25%以上,還沒有人們所憂慮的在其過程中所產生的環境污染問題.據介紹,分子馬達可以為未來的納米器件提供一種能量源泉.如果要實現納米機器的設想,提供能量的動力系統是個關鍵部分,真空成型即使工藝再精緻,人們也不可能製作出納米數量級的機械動力系統包裝公司,所以科學家們寄希望於分子馬達可以為納米機器提供動力.這項研究由美國佛羅里達大學化學系華裔科學家教授領導的一個研究小組完成.
在大洋彼岸接受了《科學時報》的電話採訪.他介紹,伺服馬達這個馬達主要由一個具有髮夾結構的DNA分子組成,並嵌入了光敏性的偶氮苯組分來完成可逆的光控轉換操作.在紫外—可見光的照射下,這個單分子納米馬達可以達到40%～50%的開關轉換效率.同時,在常溫常壓條件下,納米馬達就可以表現出良好的、安川變頻器規整的可控性,並具有無廢料排除的特性.與其他多組分的DNA納米馬達相比,變頻器這種單分子馬達由於其單組分特性,分子運動主要受獨特的分子內相互作用的影響,從而可以減少分子間作用力的干涉,並表現為濃度非依賴性.
他們設計的單個納米馬達的尺寸只有2～5納米,可程式控制器若把這些馬達組裝在一起,尺寸可達到10～12納米.因此,若把這種馬達用來吸收太陽能,相比傳統的太陽能電池,能更有效地利用太陽能.
他主持的這項研究由美國科學基金會和衛生總署支持.研究小組設計的由光子控制驅動的單分子納米馬達,由一個分子吸收一個光子後,可產生大約20×10-12的牛頓力,並做機械運動.
與科學家以往研究不同的是:過去關於太陽能的研究主要是光—熱轉換或光—電轉換,安川伺服馬達而非直接產生機械力.目前,他們設計的單分子馬達,理論上的光能利用率很高,目前實驗實現的利用率為25%.