納米科學：納米小汽車採取粗暴的騎行！
如果你在開闊的道路上駕駛納米卡，事情一定會變得棘手，萊斯大學的研究人員在北卡羅來納州立大學開發了第一批納米機和同事，他們在最近的測試中發現，在環境條件下駕駛車輛 - 暴露在露天而不是真空中 - 經過一段時間後會因為疏水性單分子汽車卡住而陷入困境到了「道路」並創造了相當於大速度的顛簸，該發現在美國化學學會物理化學雜誌C中報導。
米蘭化學家James Tour，北卡羅來納州分析化學家Gufeng Wang及其同事的工作是在賴斯準備參加10月在法國土魯斯舉行的第一屆NanoCar比賽時開始的。水稻研究人員是計劃參加比賽的五個國際團隊之一。
就像在宏觀世界中一樣，駕駛條件對於移動納米杯非常重要。雖然比賽將在超冷真空中進行，但賴斯研究人員認為研究他們最新型號的納米杯如何在更自然的環境中運行是明智之舉，我們的長期目標是製造在周圍環境中運行的納米機器，」Tour說。「那時他們將有可能成為醫藥和自下而上製造的有用工具。」
最新一代的Rice納米杯具有稍微疏水（防水）的金剛烷輪。Tour表示，一些疏水性對於幫助保持納米棒附著在表面上非常重要，但如果輪胎太疏水，那麼汽車可能會永久固定不動。這是因為疏水性物質傾向於粘在一起以最小化與水接觸的表面積的量。Tour說，親水或喜歡水的東西更適合在水中自由漂浮。
在最新的使用新輪胎的Rice測試中，將納米棒放置在清潔玻璃或塗有聚合物聚乙二醇（PEG）的玻璃表面上。玻璃是納米棒研究中最常用的基質。Tour表示PEG塗層玻璃載玻片用於防汙 - 不粘性 - 而乾淨的玻璃載玻片用過氧化氫處理，因此疏水輪不會粘住。
他說，在測試過程中，這些車並沒有受到「定向擴散」的影響。他說，關鍵在於建立納米機芯運動的動力學，並了解汽車和表面之間潛在的能量表面相互作用，我們想知道是什麼讓納米卡'踩剎車'以及我們需要多少外部能量才能讓它再次開始運轉，」他說，研究人員讓他們的汽車在暴露在空氣中的堅固表面上自由奔跑，並通過激發嵌入式螢光標籤追蹤他們的動作。
在觀察到載玻片的24小時內，通過布朗擴散移動的汽車減速。Tour說幻燈片吸收了空氣中的分子;隨著越來越多的這些分子粘附在表面上，在整個實驗過程中，載玻片變得越來越「髒」。每個納米樹脂都是一個單一的複雜分子，只含有幾百個原子，因此它們在道路上遇到的任何其他分子都是巨大的障礙物，就像粘性泡沫一樣。與這些障礙物之一的每次碰撞都會使納米汽車減速，最終汽車會永久卡住。
王說，從能源的角度來看 - 分子汽車與構成從空氣中吸附的道路分子的能量之間的能量關係產生了許多潛在的能量井，就像潛在的能量表面上的水坑一樣。這些水坑可以減緩或永久地捕獲納米杯。
測試顯示，幾乎兩倍的汽車似乎在非粘性PEG載玻片上移動，並且所有移動的速度都比裸玻璃上的速度快一點，研究人員指出，他們無法用掃描隧道顯微鏡觀察新模型，因為它們只能在真空中工作，並且它們會釋放能量，影響汽車的運動。出於這個原因，研究人員用螢光標記器標記每個納米卡，並使用共焦顯微鏡跟蹤汽車的運動。