近日,荷兰阿姆斯特丹大学的研究团队在物理学领域取得重大突破。他们发现,在纳米机器周围添加一种特殊的“润滑剂”可以显著提高其运动速度和流畅度。而这个令人惊叹的“润滑剂”其实是我们日常生活中常见且熟悉的一种物质——水。
这篇文章的领头人是马斯希斯·潘玛博士,他与他的团队共同设计了两个只有分子大小的纳米机器,以研究光驱动的分子轮和分子马达的工作原理。这些纳米机器被放置在有机溶剂(乙腈)中,由数十个原子组成。为了深入了解纳米机器的运动机制,他们使用了高端的核自旋共振技术和超快激光器进行实验研究。
在实验中,研究人员惊奇地发现,当在溶剂中加入一定比例的水后,纳米机器的运动速度明显加快。对此,潘玛博士认为,这种润滑效应可能与纳米机器运动部件之间的氢键有关。在运动过程中,氢键会被暂时打破。通常情况下,被解开的氢键会迅速重新结合,导致纳米机器减速。水的加入改变了这一状况。水分子与打破的氢键相互作用,形成新的氢键,而不是让它们迅速重新结合。这样一来,纳米机器运动部件之间的氢键保持打破状态的时间更长,减少了内部的摩擦,从而提高了运动速度。
由于水分子尺寸小、能动性高,容易形成氢键,研究团队认为水很可能是纳米机器润滑剂的理想选择。这一重大发现为纳米机器的发展开启了新的可能性,未来或许能利用这一原理开发出更高效、更快速的纳米机器。相关论文已在《自然·化学》杂志上发表。