newbb电子平台纳米车是迈向量子力学工程的第一步

想象一下，全世界的信息都集中在一部手机上. 这将是量子工程的壮举, 但俄亥俄州的研究人员离这一目标又近了一步, 多亏了newbb电子平台纳米车.

Dr. saw - wai Hla领导 和 Dr. 埃里克·马森 为他们的车队在4月举行的世界首届纳米赛车比赛中的表现感到兴奋吗, 但对他们来说, 这是通往更大目标的一个有趣的起点.

“The nanocar race is not the end; it is just the very beginning of our project,Hla说, 教授 物理 & 天文学. “我们参加这场比赛不仅仅是为了赢, 而是要在分子尺度上开发一种受控的运输系统.”

That’s the first part of the goal; the second is to help create a new field of study – quantum mechanical engineering – that is now discussed only at the early theoretical stage.

纳米赛车比赛是一项独特的比赛. 六个团队合作制造可以在赛道上相互比赛的汽车. 然而, 这些车还没有几个分子大, 而newbb电子平台代表队的车甚至都不在法国, 比赛在哪里举行; instead, 这是绕地球四分之一的路程, 在newbb电子平台Hla的实验室里.

马森副教授 化学 & 生物化学, 他的团队制造了俄亥俄的汽车, 被称为“newbb电子平台纳米车”,，然后与Hla合作，将其放到由黄金制成的固态“赛道”上. 从那里，Hla的团队沿着100纳米的轨道“驾驶”汽车. 驱动是通过施加正电荷或负电荷来有效地“推”或“拉”纳米汽车在给定的方向上.

原子遥控跨越大洋——和俄亥俄州的雷暴

最终，俄亥俄州的参赛作品覆盖了43纳米, 但是很容易就完成了, Hla说, 如果不是因为一个普通的敌人:俄亥俄州的天气. 比赛当天的一场雷雨导致了动力问题，这注定了车队的命运——没有人抱怨.

“这是我们第一次通过遥控跨越海洋进行原子级别的控制操作. 这就是技术本身. 这是一项技术突破。. 获胜的队伍, 由莱斯大学和奥地利的成员组成, 也远程参与, 而是来自奥地利的一个实验室, 与图卢兹的时区相同, 法国, 比赛在哪里举行. 俄亥俄队必须在6个小时的时差下工作. 比如法国队的车, 俄亥俄newbb电子平台纳米车符合比赛的所有规定标准:它有超过100个原子(644个), 事实上)，手术是在金表面进行的.

“我们的车是唯一一辆看起来像汽车的车，它很实用，而且是一辆纯粹的美国车. 它可能不是最漂亮的，但它很有效。. 俄亥俄也是六辆车中唯一一辆超级分子车. 它有5个互锁的分子.

“基本上，这是有史以来设计的第一辆超级分子汽车. 这也是有史以来最大的纳米汽车。.

推动量子力学的发现

Hla和Masson希望制造出更大的可以捕捉的纳米汽车, 以精确的方式移动或释放其他分子, 有效地为任何数量的newbb电子构建分子结构. 这就是量子力学工程的由来. 他将其与我们用于设计汽车的普通机械工程进行了比较, 建筑物及其他构筑物.

“All of those machines are in our scale; we can use the concepts that we already know from mechanical engineers. 然而, 对于我们开发的纳米汽车或任何我们在纳米尺度上开发的分子机器, 我们不能使用这些概念. 没有，”Hla说.

The nanocar is a good example; even though it has four wheels 和 moves across a surface, Hla和Masson仍在研究这些轮子在表面上是滑行还是滚动. 在纳米层面上, 重力无关紧要, 所以纳米车附着在表面上的方式以及它是如何移动的对于基础科学理解非常重要.

“因此，汽车粘附在表面的吸引力与重力无关. 这一切都与车轮和表面之间的原子级相互作用有关，”Hla说. “在量子体系中, 能量转移到驱动机器上, 一切, 和我们的世界完全不同吗. 然而，没有一门学科叫做量子力学工程. 没有人真正知道我们需要什么样的能源. 这是目前的一个重大挑战，也是研究方向的一个重大推动. 美国和世界各地的所有资助机构都在大力追求它, 今年, starting from now; it’s becoming very popular.”

The concept of molecular machines isn’t new; Hla说 our bodies have them, 以DNA的形式不断进行修复. 但人造卫星并不多，他说.

“特别是适合在固态设备中运行的, 比如iphone或电脑,他说. “……在我在俄亥俄州的小组里，我们测量分子机器的新特性，并试图理解它们.”

“一部手机里有全世界的信息”

如果纳米汽车可以大规模生产和控制, 尤其是同时有很多人, 它们可用于构建或重组电子电路和数据存储设备, 例如. 纳米级的数据存储设备将彻底改变这个行业.

“今天的现代电子产品比我们的规模大得多，”Hla说. “目前的规模……按面积计算仍然是我们的100万倍左右. 我们可以把纳米汽车用作数据存储. 你有超密集的数据存储. 比如说，你可以把全世界的信息放进一部手机里.”

或者这样想:一辆纳米汽车大约有8平方纳米. 人类头发的宽度约为8000平方纳米. 因此，大约10亿辆纳米汽车将适合这个空间.

当然，目前这些都还处于理论阶段. Hla和Masson说，还有很多研究和实验要做. 和, 他们说, they couldn’t do it alone; their students have been active in running experiments 和 one, 瑞安Tumbleson, 甚至在比赛中驾驶“newbb电子平台纳米车”.

Hla说，其他州也在进行类似的项目，所以俄亥俄州必须走在前列.

“如果我们不这么做，别人也会这么做，所以我们最好带头，”他说. “也许有一天这所大学会有一个专门的系，量子力学工程.”

He said there’s no reason newbb电子平台 can’t take the lead; in fact, he says it already has.

“Don’t look down because we are from OHIO; we are unique,” he says. “只有一个完整的美国小组参加了(纳米赛车比赛)。. 我们可以改变世界，以一种好的方式.”

Hla说，这项技术可以在很多方面提供帮助.

“我相信，很多领域都会受到巨大影响. 医学，电子，信息技术，仅举几例. 这些才是真正的影响. 然而，它必须从某个地方开始.”

他说，这个地方就在newbb电子平台.