纳米汽车是朝着分子水平控制运输系统迈出的X步

Saw-Wai Hla博士和Eric Masson博士对他们的团队在四月举行的全球首场纳米汽车比赛中的表现感到很兴奋，但是对于他们来说，这是一个更大目标的有趣起点。

物理学和天文学教授赫拉说： “ 纳米汽车竞赛不是终点；这只是我们项目的开始。” “我们参加这场比赛不仅是为了获胜，而且是在分子规模上开发一种受控的运输系统。”

这是目标的X部分；第二个是帮助创建一个新的研究领域-量子力学工程-现在仅在理论初期就对其进行讨论。

纳米汽车竞赛是一次独特的竞赛：六个团队共同努力，制造出可以在赛道上互相竞赛的汽车。但是，这些汽车的分子只有几个分子，俄亥俄州大学团队的汽车甚至不在举行比赛的法国。取而代之的是，在俄亥俄州大学Hla的实验室中，它绕地球旋转了四分之一。

化学和生物化学副教授马森（Masson）和他的团队制造了OHI​​O的汽车，即“ Bobcat Nanowagon”，然后与Hla合作，将其带入了由黄金制成的固态“赛道”。从那里，Hla的团队沿着100纳米的轨道“驾驶”汽车。通过施加正或负电荷以在给定方向上有效地“推”或“拉”纳米汽车来完成驱动。

Hla表示，OHIO的入口最终覆盖了43纳米，但如果不是为了平凡的敌人：俄亥俄州的天气，那将很容易完成。比赛当天的雷阵雨造成了困扰车队的动力问题-并非有人抱怨。

Hla说：“这是我们X次通过遥控器在海洋上进行原子级控制操纵。这就是技术本身。这是一项技术突破。” 获胜的车队由莱斯大学和奥地利的成员组成，也参加了远程比赛，但来自奥地利实验室的参加，该实验室与举行比赛的法国图卢兹位于同一时区。俄亥俄团队必须在六个小时的时差内进行操作。就像法国队的赛车一样，俄亥俄州的山猫Nanowagon符合所有规定的比赛标准：它有100多个原子（实际上是644个），并且在金表面上运行。

赫拉说：“我们的汽车是X看起来像汽车的汽车，它是功能性的，而且是一辆纯美式汽车。它可能不是最漂亮的汽车，但它能起作用。” OHIO也是超分子汽车六款中X的一款-它具有五个互锁的分子。

马森说：“从根本上说，这是有史以来设计的X款超分子汽车。它也是有史以来最大的纳米汽车。”

Hla和Masson希望创建更大的纳米汽车，以精确的方式捕获，移动或释放其他分子，从而有效地为各种应用构建分子结构。这就是量子机械工程的用武之地。Hla将其与我们用于设计汽车，建筑物和其他结构的普通机械工程进行了比较。

“所有这些机器都处于我们的规模；我们可以使用机械工程师已经知道的概念。但是，对于我们开发的纳米汽车或我们开发的任何分子机器，我们不能使用任何这些概念。没有， ”赫拉说。

纳米汽车就是一个很好的例子。即使Hla和Masson有四个轮子并在整个表面上移动，它们仍在努力寻找轮子是否在整个表面上滑动或滚动。在纳米水平上，重力是无关紧要的，因此，纳米汽车附着于表面的方式以及其如何移动对于基础科学理解至关重要。

Hla说：“因此，汽车附着在地面上的吸引力与重力无关。它与车轮和地面之间的原子级相互作用有关。” “在量子状态下，驱动机器的所有能量转移与我们的世界完全不同。但是，没有一个称为量子机械工程的学科。没人真正知道我们需要的能量。这是一个重大挑战从现在开始，从今年开始，美国乃至全世界的所有资助机构都在大力追求这一目标；它正变得非常流行。”

分子机器的概念并不是什么新鲜事物。赫拉说，我们的身体以DNA形式不断修复它们。他说，但是人造的人不多。

他说：“特别是一种适合在iPhone或计算机之类的固态设备上运行的设备。” “……在我所在的OHIO小组中，我们测量分子机器的新特性并试图理解它们。”

如果纳米汽车可以大规模生产和控制，特别是一次大量生产和控制，那么它们可以用于构建或重组电子电路和数据存储设备。纳米级数据存储设备将彻底改变行业。

Hla说：“当今的现代电子产品远远超过我们的规模。” “目前的规模……按面积计算仍比我们大100万倍。我们可以将纳米汽车用作数据存储。您拥有超密集的数据存储。可能全世界的信息都可以放入一部手机中，例。”

还是这样考虑规模：纳米汽车大约X纳米。人发的宽度约为8,000平方纳米。因此，大约有十亿个纳米汽车将适合该空间。

当然，到目前为止，这一切都还处于理论阶段。赫拉和马森说，有很多研究和实验要做。而且，他们说，他们不能一个人做。他们的学生一直在积极地进行实验，其中一位是赖安·唐伯森（Ryan Tumbleson），甚至在比赛中驾驶了“山猫纳米级旅行车”。

Hla说其他人正在从事类似的项目，因此OHIO必须保持X地位。

他说：“如果我们不这样做，那么其他人就会这样做，所以我们最好领导它。” “也许有一天大学会开设一个特殊的部门，量子力学工程系。”