小顧

據(jù)物理學家組織網(wǎng)報道，意大利、德國和西班牙的科學家合作，日前成功設計出一種由微粒子推動的新型微齒輪。微粒子以周圍過氧化氫溶液為燃料推動自身前進，就像微型馬達，當它們進入齒間就會推動微齒輪旋轉(zhuǎn)。將來這種微齒輪有望作為自動微機器的基本構(gòu)件。

現(xiàn)代納米技術能造出在結(jié)構(gòu)和形態(tài)上高度可控的微米和納米級物質(zhì)。研究人員開始探索能否給這些結(jié)構(gòu)“賦予生命”，讓它們能自我推進。該項研究的主要參與人員意大利羅馬大學的克勞迪奧·麥吉說，他們正在研發(fā)的一類名叫“主動物質(zhì)”的先進材料，能把一些內(nèi)置能源直接轉(zhuǎn)化成運動。

本研究中的“主動物質(zhì)”微馬達是一種5微米大小的雅努斯（Janus，羅馬神話中的兩面神）粒子，有兩個不對稱面，其中一面涂有一層鉑，把它們浸入過氧化氫溶液時，會只向一個方向移動，沿齒輪一邊前進卡在齒間。齒輪約8微米，有6個齒，最多可容納6個雅努斯粒子。

研究人員說，以往也有類似方法利用細菌或人造微泳器的集體運動產(chǎn)生主動運動，但需要很高的細菌或微粒濃度，同時也很難控制它們的運動。新方法的最大優(yōu)點是所需粒子濃度低，而且運動高度確定。他們發(fā)現(xiàn)，嵌入微齒輪齒間的雅努斯粒子在1到3個時，齒輪旋轉(zhuǎn)速度隨粒子數(shù)增加而線性增加；粒子增加到4個以后，齒輪速度放緩，可能是因為增加的粒子耗盡了過氧化氫燃料，使所有粒子總體速度下降了。

該項研究的合作者、意大利國家研究委員會的羅伯托·迪·萊奧納多說，他們的研究證明了“主動物質(zhì)”系統(tǒng)中的相互作用，為造出高度可重復、可控制的微機器開辟了新途徑。他們還將探索是否可通過調(diào)整過氧化氫濃度來控制微馬達轉(zhuǎn)速，因為速度可控是將微機器用于芯片實驗室及其他設備的關鍵。