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    利用细菌建造纳米发动机(图)

    细菌能以约25微米/秒的平均速度游动,但是有些种类细菌能以超过100微米/秒的速度游动。这意味着,在短短的1秒内细菌移动的距离超过自身长度几十至几百倍。科学家饶有兴趣地对细菌运动进行了类比,例如游泳运动员每秒能游超过自己身长10倍的距离,则在泳池中游完100米距离只需要5秒左右。

      通常细菌电机的旋转速度可达到50~100转/秒,但是有些种类细菌的旋转速度可以超过1000转/秒。能使细菌鞭毛如此快速旋转的电机非常节省能量,它们消耗的能量不超过细菌细胞能源的1%,但是这种能量只能在基因工程学基础上合成,并且很难控制。

      最近生物学家开辟了另一种激活微型或纳米机器的方法,即利用天然喷气运动。喷气发动机卓有成效地被几种细菌所利用,例如Myxobacteria细菌能强有力地喷射粘液束,可以用作“纳米火箭”原型,“纳米火箭”已通过现代微型液体系统工艺研制而成。美国康涅狄格大学专门研究聚合物的安德烈·多勃雷宁教授说,“这是真正的微型火箭”。从某组“喷嘴”喷射粘液束能使细菌向前或向后运动,运动速度可达到10微米/秒。原先生物学家认为,这粘液主要是用作润滑,但是无法准确解释为什么细菌竟然因此能向前或向后运动。经过生物学家与物理学家的通力合作查明,这些细菌是通过反冲力来向前运动,即通过喷射粘液束来产生反冲力。

      每个细菌大约拥有250个喷嘴,它们能合成大量粘液,这些细菌为水箱鱼类养殖者所熟悉。除了水箱之外,细菌还经常栖息在畜粪、腐木、落叶(植物残余物)和土壤中,积极参与有机物的分解过程(有氧破坏)。

      科学家认为,在利用现代纳米液体系统时可以采用“程序化”喷气运动原理来激活纳米系统,如今做到这一点比设计人造质子发动机要简单得多。

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