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迄今小馬達僅由十六個原子組成

作者:蘭州九州藝術學校     發布日期: 2020-06-20      二維碼分享

據物理學家組織網16日報道,來自瑞士聯邦國家實驗室(Empa)和洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科學家開發出了世界上.小的分子馬達,其由16個原子組成,并且可以在同一個方向穩定旋轉,有望將能量收集推升至原子級。此外,該馬達恰好在經典運動與量子隧穿間的邊界移動,也可以供科學家研究量子隧穿過程及其中能量耗散的原因。

Empa功能表面研究小組負責人奧利弗·格洛寧說:“這一.小馬達不足一納米,使我們接近分子馬達的極限尺寸。”

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研究人員解釋說,一臺分子機器的功能與其在宏觀世界中的對應物體相似:將能量轉換為定向運動。自然界中也存在這樣的分子馬達,如肌球蛋白。肌球蛋白是運動蛋白,在生物體的肌肉收縮和在細胞間輸送其他分子方面起重要作用。

與大型馬達類似,新分子馬達由一個定子(固定部分)和一個轉子(運動部分)組成,轉子在定子表面旋轉,可以占據6個不同的位置。格洛寧解釋說:“為使馬達真正發揮作用,至關重要的是定子必須使轉子只能沿一個方向移動。”

結果表明,該分子馬達具有99%的方向穩定性,這使其與其他類似的分子馬達區別開來,為原子級能量收集開辟了一條途徑。

此外,量子物理學定律指出,粒子可以“隧穿”:即使轉子的動能在傳統意義上不足,轉子也可以克服屏障隧穿。這種運動通常在沒有任何能量損失的情況下發生。因此,從理論上講,在傳統物理學向量子力學過渡的區域,轉子朝兩個方向旋轉的幾率一樣,但該分子馬達朝同一方向旋轉的幾率為99%,表明隧穿過程中存在能量損失。

研究人員總結道:“這一迄今.小分子馬達不僅為分子科學家開發了探索微觀世界的工具,也可以供科學家研究量子隧穿過程及其間能量耗散的原因。”

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