开通会员 生物电动机的一个例子是柄肌弹簧[1]。如图3.1所示,这一系统首先是由著名显微学家Leeuwenhoek在1676年观察到的,A.甲图为完全伸展状态,乙图为完全收缩状态,丙图为部分伸展状态;B.甲图为伸展状态的弹簧,平行的细丝由负电荷(圆点)使它...[继续阅读]
纳米物理与纳米技术
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生物电动机的一个例子是柄肌弹簧[1]。如图3.1所示,这一系统首先是由著名显微学家Leeuwenhoek在1676年观察到的,A.甲图为完全伸展状态,乙图为完全收缩状态,丙图为部分伸展状态;B.甲图为伸展状态的弹簧,平行的细丝由负电荷(圆点)使它...[继续阅读]
生物弹簧和防倒转的棘齿系统在结构上还是不太清楚的,但在机制上明显是静电的。与此相对,线性和旋转电动机在结构上是清楚的,以楼梯式的方式运动,然而在机制上还不明确。下面我们将要讨论肌凝蛋白、驱动蛋白和适于驱动鞭毛...[继续阅读]
生物分子电动机的两个例子是F1-三磷酸腺苷合成酶(F1-ATPase)和三磷酸腺苷合成酶(F0F1),如图3.3和图3.4所示[5,6],它们的运动和细菌中旋转鞭毛的电动机的运动很相似,它们起源于大约10亿年前的细胞中,它们已经进化并具有很多不同的功能...[继续阅读]
最小的生命形式是细菌,细菌是微米尺度的单细胞。细胞被不可渗透的脂质双层细胞壁膜包裹,这种疏水的薄膜与肥皂泡相似,脂质细胞壁普遍存在于所有的生命形式中,细胞与细胞外环境的物质交换部分是通过离子通道来完成的,它允许...[继续阅读]
微电子加工技术能够在1cm2的面积内制造出包含几百万个工作元件的复杂的平面结构,这种加工技术同样适于用微米尺度的元件制造基本的平面力学机器。涡轮机叶轮是其中的一个例子,如图3.7所示。这个放射式的流入涡轮机是采用...[继续阅读]
生物电动机和微电子晶体管是看不见的,使用扫描探针显微镜(STM)的探针尖作为组装工具可以在组装的同时看到产品的图像。从原理上讲,这种方法是制作一些纳米结构的途径。图3.8显示在洁净的Cu(111)原子平面上组装铁原子环(直径为...[继续阅读]
一个复杂的机器要想有用,需要和外界有很多的连接,一个例子就是计算机芯片的边缘上要有很多组连线和外部设备连接。如果以要设计的纳米机器能够在人的尺度世界执行有用的功能为前提,那么,按比例从纳米尺度到厘米尺度将需要...[继续阅读]
到目前为止,我们所提到的微小器件基本都是平面的,计算机芯片虽有几层布线,但每层基本上是平面的,基于半导体技术的微机电系统器件(MEMS)基本上也是如此,这样的器件当然是有很多用途的。这种情况G.M.Whitesides曾有过清晰的阐述...[继续阅读]
纳米制造的一个方法是按照生物的方式唯一地组装预先存在纳米或微米尺度的结构,而不是一个原子一个原子地建造结构。生物学中有大量的有用分子库存(可以看看维生素药片的成分),与生物学和生物技术不同,有用的纳米尺度结构的...[继续阅读]