研究下一代納米汽車的科學家

賴斯大學和休斯敦大學的納米機械學正準備為第二屆國際納米汽車競賽改變引擎。盡管比賽將持續一年，直到2022年，他們必須剎車比預期更長一些，但基于水稻的團隊仍在推動采用美國化學學會的《有機化學雜志》引入的新設計。

休斯頓-清澈湖大學的化學家詹姆斯·賴斯(James Tour of Rice)和安東·杜布羅夫斯基(Anton Dubrovskiy)領導的研究工作用叔丁基輪對汽車進行了升級，這應該有助于他們駕馭在金表面上鋪設的路線，并帶有一些塔架。放置位置良好的原子。

就像他們在2017年首屆國際納米汽車競賽中的獲獎作品一樣，這些納米汽車具有永久性的偶極矩，以提高其在表面上的速度和駕駛性能。

圖爾說：“永久偶極子使汽車更容易受到電場梯度的影響，電場梯度用于推動和操縱它們。” “這是我們在第一次比賽中引入的一項功能，我敢肯定，現在很多參賽者都將在其納米汽車中內置這種先進的設計元素。”

今年的模型也更輕，比新法規要求的最小100個原子略多。“我們在第一場比賽中使用的賽車只有50個原子，”圖爾說。“因此，這是更新標準所要求的分子量的大幅增加。”自上次我們僅用1.5個小時就完成了30個小時的比賽以來，比賽組織者很可能希望我們減慢速度。說過。

為了使汽車的原子數超過100個，同時簡化其合成過程，研究人員使用模塊化工藝制造了五輛新車，這些新車要么全都是叔丁基輪，要么都是金剛烷基輪(就像以前的納米車一樣)，或者是兩者的組合。

在只有90個原子的情況下，只有丁基輪轂的汽車太小了，它們只能最大限度地減少與賽道的相互作用，并且與底盤的相互作用很小。通過使用車輪組合，賴斯實驗室制造了具有114個原子的納米汽車。“這可以在滿足比賽要求的同時將重量保持在最低水平，”圖爾說。

納米汽車將再次由奧地利格拉茨大學的一個團隊在Leonhard Grill教授的帶領下駕駛。Tour說，該團隊于2017年將萊斯汽車帶到了終點線，并且在掃描隧道顯微鏡指導的操縱方面擁有豐富的專業知識。燒烤和巡回賽小組將再次在法國聚會。

競賽的總體目標是促進能夠進行實際工作的納米機器的開發，例如運載分子規模的貨物和促進納米制造。

“這場比賽推動了分子納米汽車設計和控制方法的極限，”圖爾說。“因此，通過這種競爭性過程，可以提高全球專業知識，并鼓勵納米處理的整個領域更快地發展。”

原定于明年夏天舉行的比賽因大流行而推遲。賽車手仍然需要聚集在法國，由法官監督，但所有車隊將在其家庭實驗室中的掃描隧道顯微鏡下，通過互聯網在賽道上控制賽車。

托爾說：“因此，駕駛員將在一起，汽車和賽道將散布在世界各地。” “但是每條軌道的距離將是相同的，在幾納米之內。”

Rice-Graz參賽車在2017年比賽中獲得星號，因為它的賽車在金表面上移動得如此之快，以至于無法捕捉圖像進行判斷。然后讓車隊在具有足夠抵抗力的銀色表面上比賽，并在90分鐘內完成了150納米的路線。

圖爾說：“該球場原本應該只有100納米，但該隊卻被罰增加50納米。” “最終，這畢竟不是障礙。” 一枚金牌獲得了瑞士團隊的冠軍，該團隊在六個半小時內完成了100納米的課程。

Tour的實驗室在2005年制造了世界上第一臺單分子汽車，此后經歷了多次迭代，隨后又開發了分子電動機，它們可以穿透細胞輸送藥物。

萊斯大學的研究生亞歷克西斯·范·文魯伊(Alexis van Venrooy)是該論文的主要作者。合著者是萊斯大學校友維克多·加西亞·洛佩斯和本科生約翰·田茨·李。Dubrovskiy是休斯敦透明湖大學的化學助理教授，也是萊斯大學的學術訪問者。Tour是Rice的TT和WF Chao化學教席以及計算機科學，材料科學和納米工程學教授。