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科学家解释说,为这个超微型的分子机器提供动力的是紫外线与可见光。当机器受到紫外线照射时,“钳子”的两个把手就会收拢起来,另外一端的两块板状结构则呈平行状态(图右);而当机器受到可见光照射时,“钳子”的两个把手就会打开,而另外一端的两块板状结构则会旋转到相对位置呈90度的状态。之所以会发生这样的变化,是因为当紫外线与可见光照射到机器上时,机器中的氮原子和铁原子之间结合的化学键发生了变化,从而为“钳子”提供了运动的动力。
长期以来,科学家一直希望能够研制出在纳米尺度范围内的超微型机器。诸如纳米机器人这样的概念,尽管在目前还可能只是科幻小说中的玩意,但在严谨的科学家眼中,它们已经逐渐成为一个渐行渐近的梦了。有朝一日,这样的小机器人真的问世之后,它们可能会在我们人体内这个大舞台中,或帮助我们疏通拥堵的血管,或者帮助我们修复受损的细胞组织,能为人类带来诸多实际的利益。
近十年以来,科学家已经开发出了许多纳米尺度的分子机器。从由350个原子组成的螺旋桨,到2.5纳米大小的升降机。但是所有这些成果,还都只是理论的演示而已,并没有什么实际应用价值。而即便如此,在纳米尺度上研制出一个分子机器,也是非常困难的事情。于1999年发明出分子马达的波士顿大学的罗斯·凯利指出,“如果能够把两个运动的部件(分子机器)结合在一起,并试图使他们一起工作,那是相当大的成就。”因为对于最终研制出由多个分子机器组合而成的纳米机器人等而言,将两个分子机器组装在一起无疑是具有重要意义的第一步。
当然,目前科学家依然面临许多困难。比如,分子机器依靠化学键提供动力,所有的力都是在纳米尺度范围内相互作用的,与那些在大尺度上组合设计生产出来的机械设备性能有很大差别。此外,因为尺度非常小,所以对于分子机器而言,磁力作用要比重力作用更重要,因为化学键很可能受到周围的分子影响而发生变化。而且,在如此小的尺度上进行组装操作,更是难上加难了。“当你完成设计出一个可行的机械机构这一非常困难的任务之后,你还需要面对一个更加困难的任务,那就是把他们组装起来”,美国科罗拉多大学的纳米科学家约瑟夫·米歇尔说:“最终的成果或许会在50年后出现?我们还不知道。我们只是才刚刚开始而已。”
不过,日本科学家的上述研究进展令人鼓舞。科学家说,他们下一步希望能够制造出由更多的分子机器组装而成的“更大一点”的设备,“目前研究工作正在进展中。”
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