微型电机向前迈出了一大步

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从汽车到洗衣机，马达在我们的日常生活中无处不在。一个未来科学领域正在研究微型电机，可以为纳米机器网络供电，并取代我们今天在设备中使用的一些电源。
在最近发表在ACS Nano上的新研究中，奥斯汀德克萨斯大学科克雷尔工程学院的研究人员创造了有史以来第一个固态光学纳米马达。这些光驱动电机的所有以前版本都存在某种解决方案中，这阻碍了它们在大多数实际应用中的潜力。
沃克机械工程系副教授郑跃兵（音译）说：“生命从水中开始，最终在陆地上移动。”。“我们已经制造出这些微纳马达，它们一直在陆地上以固态进行溶液工作。”
研究人员设想这些电机为各种各样的东西提供动力。旋转运动可能会拾取灰尘和其他颗粒，这对空气质量测量非常有用。它们可以推动人体内的药物输送装置。它们可以为微型无人机提供动力，用于监视和测量，以及其他小型车辆。
这种新型电机的宽度小于100纳米，可以在光照下在固体基板上旋转。它可以作为无燃料和无齿轮发动机，将光转换为各种固态微/纳米机电系统的机械能。
可以说，将这些纳米电机放置在陆地上或离开水面，可以避免布朗运动，布朗运动是阻碍这些设备实现的最大障碍之一。当水分子推动这些小马达旋转时就会发生这种情况。电机越小，运动越强。从方程侧删除解将完全解决这个问题。
纳米电机是微型电源领域中一个巨大且不断发展的领域。它们在规模上处于较小一端的分子机器和较大一端的微型发动机之间的中间地带。
这一领域有着巨大的兴趣，但在这一点上，研究人员仍在试图找出基础科学，通过提高效率使这些微型电机更加可行。
科学家之所以如此热衷于制造这些微型马达，是因为它们模仿了一些最重要的生物结构。在自然界中，这些马达驱动细胞分裂并帮助它们移动。它们结合起来帮助生物体移动。
“纳米电机帮助我们精确地控制纳米世界，并为我们的现实世界创造我们想要的新事物，”郑团队的博士生、本研究的主要作者李金刚说。
通过将这些电机从解决方案中取出并放到芯片上，它们在某些情况下有可能更换电池，仅使用光来产生机械运动和动力设备。
这一突破源于一种新的设计：在基板上形成一层薄薄的相变材料。当暴露于光时，薄膜可以经历从固态到准液相的局部可逆变化。这种相变可以减少纳米电机的摩擦力并驱动旋转。
这是该团队首次演示使用纳米颗粒的电机。展望未来，研究人员将继续改进他们的创造，努力提高性能，使其更加稳定和可控，从而以更高的速率将光转换为机械能。

原文链接: https://phys.org/news/2022-07-tiny-motors-big.html
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