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电动汽车在我们的街道和高速公路上越来越普遍 ， 近200年前 ， 物理学家们迈出了第一小步 ， 将电动发动机带到了世界上 ， 这些安静、环保的机器才得以诞生 。 现在 ， 美国科学家领导的一个多学科团队制造了一种肉眼看不见的电动机：一种分子尺度的电动机 。 将电能转化为分子水平的单向运动的电机对材料科学 ， 特别是医学有着深远的影响 ， 在那里 ， 电分子电机可以与人体内的生物细胞协同工作 。
美国科学家们解释说：“我们将分子纳米技术提升到了另一个水平 ， 这种优雅的化学可以利用电子有效地驱动分子马达 ， 很像电动发动机 。 虽然这一化学领域还处于起步阶段 ， 但我预测有一天这些微小的马达会在医学上发挥非常巨大的作用 。 ”
这些分子电动马达只有2纳米宽 ， 是第一个大规模生产的分子纳米级电动单位 ， 该电机易于制造 ， 运行迅速 ， 而且不会产生任何废物 。 科学家们专注于一种特定类型的分子 ， 这种分子具有联锁环 ， 被称为连环链 ， 通过强大的机械键连接在一起 ， 因此这些成分可以相对彼此自由移动而不会分离 。 （几十年前 ， 斯托达特在机械键的创建中发挥了关键作用 ， 这是一种新型的化学键 ， 导致了分子机器的发展 。 ）
电分子马达其组成部分是一个与两个相同环互锁的环 ， 它们具有氧化还原活性 ， 即它们可以响应于电压电势的变化而发生单向运动 。 科学家们发现 ， 实现这种单向运动需要两个环 ， 实验表明 ， 一个环与一个环互锁的连环索不能作为电动机运行 。 一段时间以来 ， 执行马达功能的分子的合成和操作自己将外部能量转化为定向运动——对化学、物理和分子纳米技术领域的科学家提出了挑战 。
【美国科学家成功制造了只有2纳米宽的可大规模生产的分子发动机】为了实现突破 ， 科学家们花了四年多的时间来设计和合成他们的电动分子发动机 ， 科学家们还需要完成量子力学计算 ， 以解释电机背后的工作机制 。 “在分子尺度上控制组件的相对运动是一项艰巨的挑战 ， 因此合作至关重要 ， 我们与合成、测量、计算化学和理论方面的专家合作 ， 使我们能够开发出一种在溶液中工作的电动分子马达 。 ”科学家们解释说 。
之前科学家们已经报道了一些单分子电动机的例子 ， 但它们需要苛刻的操作条件 ， 例如使用超高真空 ， 并且还会产生废物 。 科学家们表示 ， 他们的电动分子马达的下一步是将许多马达连接到电极表面 ， 以影响表面 ， 并最终完成一些有用的工作 。
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