纳米电机是医学的未来
最近審查:02.07.2025
各种纳米器件能够为医学带来真正的突破,如今已有许多这样的微型器件问世,但尚未开发出有效的电源。剑桥大学的科学家们略微填补了这一领域的空白,并展示了利用外部光源驱动的微型发动机。
纳米马达的工作原理类似于弹簧,马达本身由金纳米颗粒组成,这些颗粒被一种对温度波动作出反应的聚合物凝胶状物质包裹。当该物质被激光加热时,水分主动蒸发,物质开始收缩(如同弹簧弹起一样)——结果,纳米马达积累并储存光能。关闭光源(在本例中为激光器)后,物质开始冷却并主动吸收水分。积累的能量最终被释放,而金颗粒则起到增强作用,增强了所产生的力的作用。
剑桥大学专家研发的这些装置堪比电影《神奇旅程》中的微型潜艇,影片中微型潜艇穿梭于人体,从血管中取出血栓。此外,纳米马达相对于自身重量拥有相当大的推力,像蚂蚁一样,能够移动巨大的“负载”。
开发人员指出,关闭光源后,物质会迅速膨胀,堪比微观爆炸。这种效应是由物质分子之间产生的某些力引起的。这种力在微观层面上表现得相当强烈,而在正常条件下几乎不会显现。专家指出,正是这种力帮助壁虎能够攀爬垂直表面,甚至倒挂——它们肢体表面的数十亿根细小绒毛正是它们做到这一点的助力。
如上所述,纳米马达会积聚光能,其中大部分转化为凝胶分子和金粒子之间的吸引力。当吸引力被打破时,金粒子释放的力比传统材料压缩力高出数倍。科学家表示,目前纳米马达的缺点是能量会同时向所有方向释放,目前科研团队正致力于寻找一种方法,将能量流引导至一个理想的方向。
如果科学家实现了他们的目标,并能够控制纳米马达释放的能量流,这种装置可以用来控制将药物输送到受影响的器官或区域的纳米机器人,以及用于显微手术期间使用的远程控制仪器。
剑桥团队目前正在为生物传感器和诊断设备中使用的芯片开发基于纳米马达的控制泵和阀门。