科学家们展示了只有头发丝厚度1-5万分之一的齿轮

科学在进步，技术在萎缩。没有小型化，就不会有高性能笔记本电脑、小巧的智能手机或高分辨率内窥镜。目前，科学家们正将目光转向由少数原子组成的开关、转子或马达，目标是建造分子机器。

FAU设计的纳米齿轮单元不仅是世界上最小的能源驱动齿轮，而且还是第一个可以主动控制和驱动的齿轮。研究人员的发现最近发表在该杂志上化学性质．

分子机器中使用的一些重要部件，如开关、转子、钳子、机械臂甚至电机，已经存在于纳米尺度。然而，直到现在，在纳米尺度上还没有齿轮。

齿轮是任何机器的重要组成部分，因为它可以改变方向和速度，并使运动相互连接。齿轮也存在分子对应物，然而，到目前为止，它们只是被动地来回移动，这对分子机器来说并不是非常有用。

由亨利·杜贝教授领导的研究小组开发的分子齿轮只有1.6纳米，大约是人类头发厚度的1-5万分之一，是同类齿轮中最小的。但这还不是全部。该研究小组成功地为分子齿轮及其对应物提供了主动动力，从而解决了在纳米尺度上构建机器的一个基本问题。

齿轮单元由两个相互联锁的部件组成，仅由71个原子组成。其中一种成分是三元烯分子，其结构类似于螺旋桨或斗轮。第二种成分是硫靛分子的扁平碎片，类似于一个小盘子。如果平板旋转180度，螺旋桨只旋转120度。其结果是2:3的传动比。

纳米齿轮单元由光控制，使其成为一种分子照相机。由于它们直接受到光能的驱动，平板和三联烯螺旋桨以锁定同步旋转的方式运动。

正如FAU团队发现的那样，仅靠热量是不足以使齿轮单元旋转的。当研究人员在黑暗中加热齿轮单元周围的溶液时，螺旋桨转动了，但平板没有转动——齿轮“滑动”了。研究人员因此得出结论，纳米齿轮单元可以通过光源激活和控制。