開過豪車不算啥，有沒有開過納米車？

材料牛注：納米車可以說是世界上最小的汽車了，它和真正的汽車一樣，擁有能夠轉動的輪子，但它們的體積小的讓人吃驚，甚至即使有兩萬輛納米車并列行駛在一根頭發上也不會發生交通擁堵。納米車之前的研究都是在真空中運動，最近萊斯大學的科研人員們探究了納米車在普通環境中的運動情況。

如果你在路上開著一輛納米車，那你一定會黏在路上。為什么呢？納米車的發現者和他的同事在最近的實驗研究中發現，在非真空環境下“駕駛”納米車是一件很冒險的事情，因為疏水單分子車會困在路上并發展成減速帶。

這項研究由萊斯大學的化學家James Tour和北卡羅萊納州分析化學專家Gufeng Wang等人完成，他們準備參加十月份在法國圖盧茲舉辦的第一納米車競速賽。萊斯大學的研究者們是計劃參加這個比賽額五只國際隊伍之一。

就像在宏觀世界中開車一樣，環境條件對納米車的運動同樣非常重要。雖然這個比賽是在超低溫真空環境中，但萊斯大學的研究者認為研究如何讓他們的納米車在更自然的環境中運動才是明智的做法。

據化學家Tour稱，他們的長期目標是在普通環境下操作納米車。如果成功那么納米車將在醫學工具領域和自下而上制造納米材料方面發揮非凡作用。

萊斯大學最新一代納米車的輪胎是金剛烷，這樣的輪胎有輕微的疏水性。研究人員稱，由于疏水性可以讓納米車保持依附于表面因此對納米車非常重要，但過強的疏水性又會讓納米車永久固定住。因為疏水物質趨向于黏在一起來減少跟水的接觸，而親水物質則趨向于在水中自由浮動。

在最新的實驗中，納米車被置于涂覆PEG的玻璃上，該載玻片具有防污-不黏的屬性。研究人員稱，納米車并沒有在實驗中進行“定向擴散”這樣的測試，他們解釋說他們想建立納米車運動動力學原則并弄明白納米車和表面之間勢能面的是如何變化的（隨時間變化）。研究者們試圖弄清楚什么使納米車“剎車”而重新開始運動又需要多少額外能量。

研究人員們將納米車置于普通環境下的固體表面并用熒光標記追蹤其運動軌跡。觀察發現納米車的運動速度在24小時內不斷下降。Tour認為載玻片不斷從空氣中吸附分子，當越多越多的分子依附與載玻片上，載玻片就變得越來越“臟”。每一個納米車都是單一，復雜的分子，它包含幾百個原子。它們在路上遇到的任何其他分子都像是黏性泡沫一樣的巨大障礙，每一次和這些障礙碰撞都會造成納米車減速并最終導致納米車永久性被困住。

Wang認為從能量角度看，空氣中吸附的分子產生了很多勢能井，就像在勢能面上出現一個個水坑。這些水坑減緩納米車速度并困住了它。

實驗證明在無粘性的PEG載玻片上運動的納米車比普通載玻片上多了近乎兩倍，并且其速度都要更快一些。

研究人員發現他們無法使用STM來觀察納米車，因為納米車的運行條件是真空且STM發射的能量可能影響納米車的運行。因此研究者們用熒光物質標記了每輛車并用共聚焦顯微鏡觀察。

該文獻發表在American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry C.

參考地址：http://esciencenews.com/articles/2016/06/01/nanocars.taken.a.rough.ride

感謝顧玥提供素材。