這是世界上最小的引擎，能驅動各種納米機器，甚至可以用于在人體內部工作的醫(yī)療機器人。

　　在新一期美國《國家科學院學報》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上，英國劍橋大學研究人員發(fā)布論文，稱已經成功研制出納米換能器(actuating nano-transducer)或“螞蟻”(actuating nano-transducer的首字母縮寫Ant)。它是一種膠體發(fā)動機，由金納米顆粒和溫度響應性聚合物聚N-異丙基丙烯酰胺(pNIPAM)組成，利用金屬顆粒的分子間作用力(又稱范德華力)進行工作。它可產生一種微觀尺度上的推動力，其單位重量推力是任何已知馬達或肌肉的100倍。

　　“多年來，大家一直在談論制造納米機器人，但它們仍未問世?！眲虼髮W(Cambridge)教授、該項目帶頭人杰里米·邦伯格(Jeremy Baumberg)說，“為什么呢?這是因為直至今天，我們仍無法讓納米機器人在液體中移動——這就像是在納米尺度的糖漿中游泳，分子力太強了?！?/p>

　　而“螞蟻”的動力源自物理反應而不是化學反應。它包含金納米顆粒，每個顆粒的直徑約為0.06微米(相當于人類頭發(fā)寬度的千分之一)，這些顆粒與聚N-異丙基丙烯酰胺的凝膠狀聚合物一起泡在水里。

　　當溫度升到臨界溫度32攝氏度以上時，金顆粒通過分子間吸引力與聚合物一道被緊緊束縛在一起。當溫度降到32攝氏度以下時，聚合物突然吸收水分并膨脹——聚集的金顆粒被快速推散開來，就像彈簧一樣。

　　“這就像是爆炸，”論文第一作者、劍橋大學卡文迪什實驗室的丁濤(Tao Ding)說，“當水分子讓金顆粒周圍的聚合物膨脹時，數百個金球在百萬分之一秒內飛散開來?！?/p>

　　丁濤稱，此前，人們制造出一系列微型引擎，但是它們響應速度慢，驅動力小;而他們的引擎把范德華力以彈性勢能的形式存儲在溫度響應性聚合物之中，可以通過溫度變化或者光熱驅動，具有響應速度快、驅動力大的特點，克服了傳統(tǒng)微型發(fā)動機的瓶頸。

　　“就像真正的螞蟻一樣，它們能夠提供比自身重量大得多的力量。智能的部分是我們利用重金屬微粒的范德華引力將聚合物和水分子的力量釋放出來，這具有很強的可逆性和可重復性?！卑畈窠淌谡f。

　　依據論文，“螞蟻”原型引擎可用激光來控制系統(tǒng)的溫度，但也可采用其他機制。臨界點也可調整，比如把能量釋放點設定為接近37攝氏度——人體的正常溫度。

　　丁濤說，短期來看，該研究成果可用于控制微流體閥門的開關、生物檢測以及藥物篩選;長期來看，它可用于納米機器人進行納米醫(yī)療以及微納機電系統(tǒng)等領域?？傊@種微型引擎有可能成為各種納米機器的重要動力源泉。

　　“這一概念可為大量的未來設計提供支撐，”邦伯格教授說。該團隊正與劍橋大學的商業(yè)化機構“劍橋實業(yè)”(Cambridge Enterprise)合作，開發(fā)這項技術的實際應用。