纳米竞赛

纳米竞赛是一项国际科学竞赛，旨在测试分子机器和用于控制它们的科学仪器的性能。分子竞赛在100纳米轨道上进行，并于2017年4月28日至29日首次在图卢兹举行。

CEMES-CNRS的图卢兹组织者于2013年1月在ACSNano杂志上提出了比赛的想法，通过这种方式发起了申请，以便让参赛团队有时间准备合适的纳米汽车。比赛于2015年11月在图卢兹的Futurapolis1期间由国家科学研究中心正式宣布。在这个场合，五个团队于2015年11月27日展示了他们的原型项目。2017年4月28日，在图卢兹的CEMES-CNRS举行的世界上xxx场此类四辆车之间的比赛开始了，历时36小时。图卢兹组织者还同意再参加两辆车的比赛，然后将通过互联网从他们自己实验室的显微镜上的CEMES-CNRS比赛室通过互联网进行远程控制。这些与来自俄亥俄州和格拉茨赖斯的车辆有关。

xxx场比赛的赛道是一个金色的表面，配有凹槽来定义赛道，以避免失去车辆。它长约100纳米，包括两个弯曲。它位于一个小型外壳中，在10-10mbar的初级真空下冷却至-269°C，并由四个为此事件小型化并在同一表面上操作的扫描隧道显微镜(STM)同时观察。每个显微镜负责驱动一辆汽车（一辆纳米汽车）。在本次比赛中，纳米车应在36小时的比赛中尽可能在黄金赛道上移动。预计速度为每小时5纳米

纳米汽车是一类新的分子机器，可以在具有结构定义方向的固体表面上滚动。它们是基本上由几十或几百个氢和碳原子组成的分子，尺寸为一到三纳米。纳米汽车通过电脉冲和来自STM尖端的电子转移逐步推进。由此产生的隧道电流流过显微镜尖端和公共金属轨道之间的纳米车。与尖端没有直接的机械接触。因此，纳米车在比赛期间既不会被显微镜的尖端推动也不会变形。一些穿过纳米汽车的电子以分子内小振动的形式释放能量，从而激活纳米汽车的马达。

• 瑞士：SwissNanoDragster，巴塞尔大学
• 法国：图卢兹纳米移动俱乐部，保罗萨巴蒂尔大学
• 奥地利/美国：NanoPrixTeam格拉茨大学/莱斯大学
• 德国：纳米风车公司德累斯顿工业大学（TUDresden）
• 日本：Nano-VehicleNIMS-MANANationalInstituteforMaterialsScience
• 美国：OhioBobcatNano-Wagon，俄亥俄大学

金牌面赛由跑完133纳米的最先冲过终点线的瑞士队获胜。在银面上，来自莱斯大学和格拉茨大学的奥美车队的车辆以每小时95纳米的峰值速度创造了xxx个速度记录，与在金面上比赛的瑞士队并列。鉴于同一纳米汽车在银表面上的运动比在金表面上慢。这辆车是从格拉茨大学显微镜上的图卢兹赛马厅远程控制的。化学结构的特定特性以及全新的操作技术（无需耗时的成像步骤）使这种纳米汽车非常快速。这些特性甚至让它在完成官方赛道后能够完成超过1000海里的距离。来自俄亥俄大学的美国队在20纳米后无故折返，德国队在无法重新启动的情况下断了2辆车，日本队最终放弃。法国队在其表面区域看不见它的车辆，也不得不放弃，用比赛中最优雅的汽车的象征性奖来安慰自己。

• 法国-日本：图卢兹三世的TOULOUSE-NARA-PaulSabatier大学。CEMES（CNRS）和奈良科学技术学院。
• 美国-奥地利：莱斯大学和格拉茨大学的Rice-Graznanoprix
• 德国：德累斯顿工业大学的GAZE
• 美国：俄亥俄大学的俄亥俄山猫Nanowagon
• 法国：斯特拉斯堡大学的StrasNanocar和斯特拉斯堡材料物理与化学研究所(IPCMS)
• 西班牙：来自多诺斯蒂亚国际物理中心和圣地亚哥德孔波斯特拉大学的SANSEBASTIAN
• 日本：国立材料科学研究所（筑波）的NIMS-MANA
• 西班牙-瑞典：马德里大学和林雪平大学的NANOHISPA

NANOHISPA和NIMS-MANA均排名xxx，均绕圈约54圈，分别覆盖678nm和1054nm。xxx个展示了立交桥的变道，而后者越过沟渠并返回。StrasNanocar排名第三，覆盖476nm并执行28圈。

为了使这种比赛成为可能，必须事先解决相当多的问题，例如赛道的选择和准备，监控设备的改进，特别是电流测量的灵敏度，蒸发同一表面上的大量非常不同的分子和显微镜验证在这些好处中，CNRS引用了分子马达和Tech-Atoms的开发成果，这将使未来在绝缘体表面上逐个原子地制备量子电子电路成为可能，其计算部件的尺寸将小于1nm。