研究下一代纳米汽车的科学家

赖斯大学和休斯敦大学的纳米机械学正准备为第二届国际纳米汽车竞赛改变引擎。尽管比赛将持续一年，直到2022年，他们必须刹车比预期更长一些，但基于水稻的团队仍在推动采用美国化学学会的《有机化学杂志》引入的新设计。

休斯顿-清澈湖大学的化学家詹姆斯·赖斯(James Tour of Rice)和安东·杜布罗夫斯基(Anton Dubrovskiy)领导的研究工作用叔丁基轮对汽车进行了升级，这应该有助于他们驾驭在金表面上铺设的路线，并带有一些塔架。放置位置良好的原子。

就像他们在2017年首届国际纳米汽车竞赛中的获奖作品一样，这些纳米汽车具有永久性的偶极矩，以提高其在表面上的速度和驾驶性能。

图尔说：“永久偶极子使汽车更容易受到电场梯度的影响，电场梯度用于推动和操纵它们。” “这是我们在第一次比赛中引入的一项功能，我敢肯定，现在很多参赛者都将在其纳米汽车中内置这种先进的设计元素。”

今年的模型也更轻，比新法规要求的最小100个原子略多。“我们在第一场比赛中使用的赛车只有50个原子，”图尔说。“因此，这是更新标准所要求的分子量的大幅增加。”自上次我们仅用1.5个小时就完成了30个小时的比赛以来，比赛组织者很可能希望我们减慢速度。说过。

为了使汽车的原子数超过100个，同时简化其合成过程，研究人员使用模块化工艺制造了五辆新车，这些新车要么全都是叔丁基轮，要么都是金刚烷基轮(就像以前的纳米车一样)，或者是两者的组合。

在只有90个原子的情况下，只有丁基轮毂的汽车太小了，它们只能最大限度地减少与赛道的相互作用，并且与底盘的相互作用很小。通过使用车轮组合，赖斯实验室制造了具有114个原子的纳米汽车。“这可以在满足比赛要求的同时将重量保持在最低水平，”图尔说。

纳米汽车将再次由奥地利格拉茨大学的一个团队在Leonhard Grill教授的带领下驾驶。Tour说，该团队于2017年将莱斯汽车带到了终点线，并且在扫描隧道显微镜指导的操纵方面拥有丰富的专业知识。烧烤和巡回赛小组将再次在法国聚会。

竞赛的总体目标是促进能够进行实际工作的纳米机器的开发，例如运载分子规模的货物和促进纳米制造。

“这场比赛推动了分子纳米汽车设计和控制方法的极限，”图尔说。“因此，通过这种竞争性过程，可以提高全球专业知识，并鼓励纳米处理的整个领域更快地发展。”

原定于明年夏天举行的比赛因大流行而推迟。赛车手仍然需要聚集在法国，由法官监督，但所有车队将在其家庭实验室中的扫描隧道显微镜下，通过互联网在赛道上控制赛车。

托尔说：“因此，驾驶员将在一起，汽车和赛道将散布在世界各地。” “但是每条轨道的距离将是相同的，在几纳米之内。”

Rice-Graz参赛车在2017年比赛中获得星号，因为它的赛车在金表面上移动得如此之快，以至于无法捕捉图像进行判断。然后让车队在具有足够抵抗力的银色表面上比赛，并在90分钟内完成了150纳米的路线。

图尔说：“该球场原本应该只有100纳米，但该队却被罚增加50纳米。” “最终，这毕竟不是障碍。” 一枚金牌获得了瑞士团队的冠军，该团队在六个半小时内完成了100纳米的课程。

Tour的实验室在2005年制造了世界上第一台单分子汽车，此后经历了多次迭代，随后又开发了分子电动机，它们可以穿透细胞输送药物。

莱斯大学的研究生亚历克西斯·范·文鲁伊(Alexis van Venrooy)是该论文的主要作者。合著者是莱斯大学校友维克多·加西亚·洛佩斯和本科生约翰·田茨·李。Dubrovskiy是休斯敦透明湖大学的化学助理教授，也是莱斯大学的学术访问者。Tour是Rice的TT和WF Chao化学教席以及计算机科学，材料科学和纳米工程学教授。