世界最小流量驱动电机面世

2022-08-23 3192 乔雪言 澳门日报

 汽车、钻机等机械内的马达能帮民众完成日常生活中的各种任务。继德国研究团队日前发布消息称首次成功使用DNA折叠法製造出了一款分子马达后,荷兰代尔夫特理工大学研究人员亦发布消息称,製造出世界上最小的流量驱动电机。受荷兰标誌性风车和生物马达蛋白的启发,研究人员构建出一种通过DNA自我配置的流动驱动转子,可将电能或盐梯度的能量转化为有用的机械功。这一成果为在纳米尺度上设计主动机械人开闢了新的途径。

 几千年来,旋转电机一直是人类社会的动力源。据研究人员介绍称,旋转电机的种类很多,按其作用分为发电机和电动机,按电压性质分为直流电机与交流电机,按其结构分为同步电机和异步电机。异步电动机按相数不同,可分为三相异步电动机和单相异步电动机;按其转子结构不同,又分为笼型和绕?转子型,其中笼型三相异步电动机因其结构简单、製造方便、价格便宜、运行可靠,在各种电动机应用最广、需求量最大。

 研究人员指出,从荷兰及世界各地的风车和水轮,到今天代表绿色能源未来的先进的离岸风力涡轮机。这些由水流或风力驱动的旋转马达在生物细胞中也有突出的应用,FoF1-ATP合成(左西又每)就是一个例子,它能产生细胞运行所需的燃料。但到目前为止,要製造纳米级的合成结构仍然很难。此次製造的流量驱动电机是由DNA材料製成的。这种结构与薄膜中的纳米孔(一个微小的开口)对接。在电场作用下,只有七纳米粗细的DNA束自组织成转子状结构,随后进入每秒十转以上的持续旋转运动。

 七年来,研究人员一直在尝试自下而上地综合製造这样的旋转纳米电机。他们使用DNA折叠技术,利用互补DNA硷基对之间的特定相互作用来构建2D和3D纳米物体。通过施加电压等方式形成离子流产生能量,使转子旋转。其旋转方向由转子的手性设定,左旋顺时针旋转;右旋则逆时针旋转。研究人员还展示了这种“纳米涡轮机”承载负荷的能力。

 研究人员表示,他们製造出第一个纳米级涡轮机,再现了美丽的荷兰风车,但这一次它只有廿五纳米,相当于体内一个蛋白质的大小。

 美 子

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