中文字幕第二一区_久久久久在线视频_精品国产自在现线看久久_亚洲精品一区二区三区电影网

正如著名物理學(xué)家理查德·費曼 (Richard Feynman) 所闡明的那樣，創(chuàng)建模仿生物體能力的分子微型機器人是納米技術(shù)的夢想。實現(xiàn)這一目標(biāo)存在許多挑戰(zhàn)。其中最重要的一項是在水中產(chǎn)生定向自推進力。

由 Kageyama Yoshiyuki Kageyama 助理教授領(lǐng)導(dǎo)的由北海道大學(xué)的三名科學(xué)家組成的團隊成功地創(chuàng)造了一種利用自連續(xù)往復(fù)運動進行推進的微晶。

他們的研究結(jié)果發(fā)表在《Small 》雜志上（“水中光動力微型晶體擋板的自推進”）。

（頂部）一系列光學(xué)顯微照片，顯示了本研究中一個合成微型機器人的運動；（底部）鰭隨時間移動的表示。（?小）

微型機器人的夢想由來已久，幾十年來一直在科幻小說中提及，并隨著納米技術(shù)的興起而普及。這些機器人的一個方面是自我推進，即能夠自我可持續(xù)地移動自己。實現(xiàn)這一目標(biāo)有兩個主要挑戰(zhàn)：第一個是制造可以相互變形的分子機器人，第二個是將這種變形轉(zhuǎn)化為分子機器人的推進力。

Kageyama 的小組建立在他們之前解決了第一個挑戰(zhàn)的研究的基礎(chǔ)上——創(chuàng)造可以相互變形的分子機器人。然而，正如愛德華珀塞爾的扇貝定理所解釋的那樣，微小的物體通常不能將它們的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為漸進運動。

在目前的研究中，科學(xué)家們進行了下一步，成功地在運動僅限于二維的實驗系統(tǒng)中實現(xiàn)了分子機器人的自推進；在這個系統(tǒng)中，粘性阻力各向異性地起作用，使其弱到可以忽略不計。

合成的微型機器人在二維坦克中推進自己。(CC BY 4.0 Yoshiyuki Kageyama)

微型機器人由藍光驅(qū)動，驅(qū)動一系列反應(yīng)導(dǎo)致鰭翻轉(zhuǎn)和推進。由于反應(yīng)的性質(zhì)，運動不是連續(xù)的，而是間歇發(fā)生的；此外，分子機器人還展示了三種不同推進方式中的一種：“中風(fēng)”式，鰭在前；“踢”式，鰭在后面；或“側(cè)劃”風(fēng)格，鰭在一側(cè)。機動性受鰭面積和仰角的影響；單個水晶以不同的方向和風(fēng)格推動自己。

然后，科學(xué)家們創(chuàng)建了一個計算最小模型，以了解影響二維坦克推進力的變量。他們能夠確定鰭長度、鰭比率和仰角是影響推進方向和速度的關(guān)鍵變量。

結(jié)果表明，微小的擋板可以在密閉空間引起的各向異性的幫助下游泳，這可能會刺激對分子機器人的研究。類似的機制可能存在于特定條件下的小型水生生物的運動中，例如在雞蛋內(nèi)。