纳米汽车

纳米汽车是2005年在莱斯大学由JamesTour教授领导的一个小组设计的一种分子。尽管有这个名字，但最初的纳米汽车并不包含分子马达，因此，它并不是真正的汽车。相反，它旨在回答富勒烯如何在金属表面上移动的问题。具体来说，它们是滚动还是滑动（它们滚动）。该分子由一个H形“底盘”组成，在四个角上附有富勒烯基团以充当轮子。当分散在金表面上时，分子通过它们的富勒烯基团将自身附着在表面上，并通过扫描隧道显微镜进行检测。可以推断出它们的方向，因为框架长度比其宽度短一点。将表面加热到200°C后，分子在富勒烯轮上滚动时前后移动。纳米汽车能够滚动，因为富勒烯轮通过碳-碳单键安装在炔轴上。相邻碳上的氢对自由旋转没有很大障碍。当温度足够高时，四个碳碳键会旋转，汽车就会滚动。有时，运动方向会随着分子的转动而改变。同样在莱斯大学的凯文凯利教授通过用STM的尖端拉动分子证实了滚动作用。

在第五届分子纳米技术前瞻会议（1997年11月）上首次提出了由分子修补玩具制成的纳米汽车的概念。随后，扩展版本发表在《不可能的研究年鉴》上。这些论文被认为是对关于自下而上的德雷克斯勒纳米技术的限制和埃里克德雷克斯勒提出的机械类比可以进行多远的概念限制的基本辩论的不那么严重的贡献。这种纳米汽车概念的重要特征是，所有的分子成分tinkertoy都是已知和合成的分子（唉，一些非常奇特的，最近才发现的，例如斯塔烷，尤其是铁轮，1995），与一些德雷克斯勒类金刚石结构形成对比只是假设的，从未综合过；

纳米拖拉机，被称为世界上最小的热棒，是一种分子纳米汽车。该设计改进了以前的纳米汽车设计，是朝着创造分子机器迈出的一步。这个名字来自纳米汽车与赛车的相似之处，因为它的交错车轮装置有一个较短的车轴，前轮较小，而后轮较大的车轴。这款纳米汽车是由莱斯大学理查德E.斯莫利研究所纳米科学与技术研究所由JamesTour、KevinKelly和其他参与其研究的同事组成的团队开发的。以前开发的纳米汽车是3到4纳米，比DNA链的[宽度]略多一点，比人类头发细约20,000倍。这些纳米汽车是用碳巴基球作为四个轮子建造的，放置它们的表面需要400°F(200°C)的温度才能使其移动。另一方面，使用对碳硼烷车轮的纳米汽车就像在冰上滑动一样移动，而不是滚动。这样的观察导致了具有两种车轮设计的纳米汽车的生产。nanodragster比人类头发细50,000倍，最高速度为0.014毫米/小时（0.0006英寸/小时或3.89×10−9米/秒）。后轮是球形富勒烯分子或巴基球，每个分子由60个碳原子组成，它们被吸引到由非常细的金层组成的拖带上。这种设计还使Tour的团队能够在较低温度下操作该设备。nanodragster和其他纳米机器设计用于运输物品。该技术可用于制造计算机电路和电子元件，或与人体内的药物结合使用。Tour还推测，从纳米汽车研究中获得的知识将有助于在未来建立高效的催化系统。

库德纳克等人。描述了一种特殊设计的分子，它有四个机动轮子。通过将分子沉积在铜表面并从扫描隧道显微镜的电子中为它们提供足够的能量，它们能够将一些分子驱动到特定方向，就像汽车一样，成为xxx个能够继续移动的单个分子同一方向穿过表面。非弹性电子隧穿引起转子的构象变化并推动分子穿过铜表面。通过改变单个电机单元的旋转运动方向，自推进分子“四轮车”结构可以遵循随机或优先线性轨迹。这种设计为探索更复杂的分子机械系统提供了一个起点，这款电动纳米汽车是在格罗宁根大学化学家BernardL.Feringa的监督下建造的，他与Jean-PierreSauvage和J.FraserStoddart一起因在纳米电机方面的开创性工作而获得了2016年的诺贝尔化学奖。

Jean-FrancoisMorin等人开发了一种具有合成分子马达的未来纳米汽车。它配备了碳硼烷车轮和轻型螺旋烯合成分子马达。尽管运动部分在溶液中显示出单向旋转，但尚未观察到表面上的光驱动运动。未来还可以通过分子推进器实现在水和其他液体中的流动性。