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迄今 小马达仅由十六个原子组成

探索微观世界再添新工具

科技日报北京6月17日电 （记者刘霞）据物理学家组织网16日报道，来自瑞士联邦国家实验室（Empa）和洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家开发出了世界上 小的分子马达，其由16个原子组成，并且可以在同一个方向稳定旋转，有望将能量收集推升至原子级。此外，，该马达恰好在经典运动与量子隧穿间的边界移动，也可以供科学家研究量子隧穿过程及其中能量耗散的原因。

Empa功能表面研究小组负责人奥利弗·格洛宁说：“这一 小马达不足一纳米，使我们接近分子马达的极限尺寸。”

研究人员解释说，一台分子机器的功能与其在宏观世界中的对应物体相似：将能量转换为定向运动。自然界中也存在这样的分子马达，如肌球蛋白。肌球蛋白是运动蛋白，在生物体的肌肉收缩和在细胞间输送其他分子方面起重要作用。

与大型马达类似，新分子马达由一个定子（固定部分）和一个转子（运动部分）组成，转子在定子表面旋转，可以占据6个不同的位置。格洛宁解释说：“为使马达真正发挥作用，至关重要的是定子必须使转子只能沿一个方向移动。”

结果表明，该分子马达具有99％的方向稳定性，这使其与其他类似的分子马达区别开来，为原子级能量收集开辟了一条途径。

此外，量子物理学定律指出，粒子可以“隧穿”：即使转子的动能在传统意义上不足，转子也可以克服屏障隧穿。这种运动通常在没有任何能量损失的情况下发生。因此，从理论上讲，在传统物理学向量子力学过渡的区域，转子朝两个方向旋转的几率一样，但该分子马达朝同一方向旋转的几率为99％，表明隧穿过程中存在能量损失。

研究人员总结道：“这一迄今 小分子马达不仅为分子科学家开发了探索微观世界的工具，也可以供科学家研究量子隧穿过程及其间能量耗散的原因。”

总编辑圈点

将宏观世界的概念“马达”引入到分子层面，就是所谓的“分子马达”。分子马达可谓世界上 小的电动机，在合适的外界刺激下，它能够进行机械做功。本研究中，科研人员制备的分子马达则更为“迷你”，只由16个原子组成。除了可以收集能量外，它还有一个重要意义。这种分子马达的转子朝向并非随机，其朝同一方向旋转的几率为99%。这意味着，在粒子隧穿过程中，产生了能量损失。因此，它对量子研究也有启发意义，可进一步探索量子隧穿过程中的能量耗散如何发生。

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