賴斯大學(xué)和休斯敦大學(xué)的納米機(jī)械學(xué)正準(zhǔn)備為第二屆國際納米汽車競賽改變引擎。盡管比賽將持續(xù)一年，直到2022年，他們必須剎車比預(yù)期更長一些，但基于水稻的團(tuán)隊(duì)仍在推動(dòng)采用美國化學(xué)學(xué)會(huì)的《有機(jī)化學(xué)雜志》引入的新設(shè)計(jì)。

休斯頓-清澈湖大學(xué)的化學(xué)家詹姆斯·賴斯(James Tour of Rice)和安東·杜布羅夫斯基(Anton Dubrovskiy)領(lǐng)導(dǎo)的研究工作用叔丁基輪對汽車進(jìn)行了升級，這應(yīng)該有助于他們駕馭在金表面上鋪設(shè)的路線，并帶有一些塔架。放置位置良好的原子。

就像他們在2017年首屆國際納米汽車競賽中的獲獎(jiǎng)作品一樣，這些納米汽車具有永久性的偶極矩，以提高其在表面上的速度和駕駛性能。

圖爾說：“永久偶極子使汽車更容易受到電場梯度的影響，電場梯度用于推動(dòng)和操縱它們。” “這是我們在第一次比賽中引入的一項(xiàng)功能，我敢肯定，現(xiàn)在很多參賽者都將在其納米汽車中內(nèi)置這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)元素。”

今年的模型也更輕，比新法規(guī)要求的最小100個(gè)原子略多。“我們在第一場比賽中使用的賽車只有50個(gè)原子，”圖爾說。“因此，這是更新標(biāo)準(zhǔn)所要求的分子量的大幅增加。”自上次我們僅用1.5個(gè)小時(shí)就完成了30個(gè)小時(shí)的比賽以來，比賽組織者很可能希望我們減慢速度。說過。

為了使汽車的原子數(shù)超過100個(gè)，同時(shí)簡化其合成過程，研究人員使用模塊化工藝制造了五輛新車，這些新車要么全都是叔丁基輪，要么都是金剛烷基輪(就像以前的納米車一樣)，或者是兩者的組合。

在只有90個(gè)原子的情況下，只有丁基輪轂的汽車太小了，它們只能最大限度地減少與賽道的相互作用，并且與底盤的相互作用很小。通過使用車輪組合，賴斯實(shí)驗(yàn)室制造了具有114個(gè)原子的納米汽車。“這可以在滿足比賽要求的同時(shí)將重量保持在最低水平，”圖爾說。

納米汽車將再次由奧地利格拉茨大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在Leonhard Grill教授的帶領(lǐng)下駕駛。Tour說，該團(tuán)隊(duì)于2017年將萊斯汽車帶到了終點(diǎn)線，并且在掃描隧道顯微鏡指導(dǎo)的操縱方面擁有豐富的專業(yè)知識。燒烤和巡回賽小組將再次在法國聚會(huì)。

競賽的總體目標(biāo)是促進(jìn)能夠進(jìn)行實(shí)際工作的納米機(jī)器的開發(fā)，例如運(yùn)載分子規(guī)模的貨物和促進(jìn)納米制造。

“這場比賽推動(dòng)了分子納米汽車設(shè)計(jì)和控制方法的極限，”圖爾說。“因此，通過這種競爭性過程，可以提高全球?qū)I(yè)知識，并鼓勵(lì)納米處理的整個(gè)領(lǐng)域更快地發(fā)展。”

原定于明年夏天舉行的比賽因大流行而推遲。賽車手仍然需要聚集在法國，由法官監(jiān)督，但所有車隊(duì)將在其家庭實(shí)驗(yàn)室中的掃描隧道顯微鏡下，通過互聯(lián)網(wǎng)在賽道上控制賽車。

托爾說：“因此，駕駛員將在一起，汽車和賽道將散布在世界各地。” “但是每條軌道的距離將是相同的，在幾納米之內(nèi)。”

Rice-Graz參賽車在2017年比賽中獲得星號，因?yàn)樗馁愜囋诮鸨砻嫔弦苿?dòng)得如此之快，以至于無法捕捉圖像進(jìn)行判斷。然后讓車隊(duì)在具有足夠抵抗力的銀色表面上比賽，并在90分鐘內(nèi)完成了150納米的路線。

圖爾說：“該球場原本應(yīng)該只有100納米，但該隊(duì)卻被罰增加50納米。” “最終，這畢竟不是障礙。” 一枚金牌獲得了瑞士團(tuán)隊(duì)的冠軍，該團(tuán)隊(duì)在六個(gè)半小時(shí)內(nèi)完成了100納米的課程。

Tour的實(shí)驗(yàn)室在2005年制造了世界上第一臺單分子汽車，此后經(jīng)歷了多次迭代，隨后又開發(fā)了分子電動(dòng)機(jī)，它們可以穿透細(xì)胞輸送藥物。

萊斯大學(xué)的研究生亞歷克西斯·范·文魯伊(Alexis van Venrooy)是該論文的主要作者。合著者是萊斯大學(xué)校友維克多·加西亞·洛佩斯和本科生約翰·田茨·李。Dubrovskiy是休斯敦透明湖大學(xué)的化學(xué)助理教授，也是萊斯大學(xué)的學(xué)術(shù)訪問者。Tour是Rice的TT和WF Chao化學(xué)教席以及計(jì)算機(jī)科學(xué)，材料科學(xué)和納米工程學(xué)教授。