我怀疑你在开车,而且我有充足的证据

作者: Cloudiiink

来源: 中科院物理所

发布日期: 2019-06-02 14:32:12

本文讨论了纳米小车的发展及其在科学研究中的应用,特别是纳米小车车竞速赛的举办和相关研究成果。

赛车作为一项已经有一百多年历史的赛事,如今可以称得上人尽皆知了。无论是我们小时候看的四驱兄弟这一类动画片,还是玩过的赛车游戏,亦或在电视上看到的方程式赛车,拉力赛等,「一言不合就开车」这件事情大概早就已经融入到人类的文化之中了。

虽然现在「开车」这件事情已经很容易让人产生奇怪的联想,但是我们今天还是要一本正经地来聊一聊开车这件事情。当然我们开的车不是现实的车,而是只有分子大小的纳米小车车。

想要开车,你首先要有车啊。现代汽车的发明得益于热力学和现代工业的蓬勃发展,人们可以在原理上设计出具有更高效率的发动机。我们现在语境下的汽车其实不外乎这样两个要求,有四个以上的轮子,自己能提供动力。

我们就先从轮子开始说起。不瞒大家,最开始做出来的有点像车的样子的纳米小车还是为了研究富勒烯在金属表面是怎么运动的。富勒烯也被称为足球烯,C60,每个分子都是由60个碳原子,组成五边形或者六边形拼成足球的样子。

其实讲到纳米小车车,我们不得不提到Tour大叔(James Tour),他在实验室中合成了一堆的纳米小车,前前后后一共在这上面发表了20多篇研究论文。Tour大叔最早造出来的有点车的意思的纳米小车,他们在实验时观察到了只会原地打转的三轮车和可以前进以及转弯的四轮车。

其实上面提到的这些分子,也就是纳米小车,其实还缺乏一些动力来源。人们在实验中观察到的这些分子在表面运动,其实都是因为热的作用。因为温度较高,分子的热运动很剧烈,所以这些分子就动了起来。

随着「开车」的人越来越多,独乐乐不如众乐乐,大家甚至开始筹划起了纳米小车车竞速赛。其实想要玩纳米小车车的门槛还挺高的,只有在极低温(5K)和超高真空(十万亿分之一大小的标准大气压)环境下才完成赛道的组装和赛车的全过程,赛事的总时长必须控制在两天两夜以内。

第一届纳米小车车竞赛已经在2017年落下帷幕,比赛过程真的可谓是跌宕起伏。比赛的组织者最开始其实只想着大概有4支队伍能够参加就不错了,因为最终比赛用的仪器里面一共有四个用来推动纳米小车车的针尖,大家一起在同一块金属上同步进行操作。

你也许以为这个比赛是很随意的「日常开车」,但是这场仅有6个参赛队伍的比赛的赞助商,还有标致雪铁龙、丰田和大众等现实中的汽车企业。所以这波车还是开得很溜的。目前大家正在积极地筹划第二届纳米小车车竞赛,预注册阶段已经有13支队伍报名了该比赛,这里面还有两只来自中国的队伍。

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