长期以来，世界上最小的马达直径为 200 纳米。这真的很小，大约是红细胞尺寸的四十分之一。查尔斯·赛克斯和他在塔夫茨大学的团队现在打破了这项纪录。他们的马达只有一个分子大小，直径为一纳米。与其他较大的马达不同，这款马达不是由化学反应或光驱动的，而是由电力驱动的。“已经提出了许多设计方案，”荷兰代尔夫特理工大学的研究员约翰内斯·塞尔登特uis说，“但这确实是第一个真正起作用的方案。”
以下是赛克斯和他的团队如何做到这一点：马达——一个丁基甲基硫醚 (BuSMe) 分子，它由一个硫原子组成，一侧有四个碳原子，另一侧有一个碳原子——被放置在铜表面上。然后，研究人员将扫描电子显微镜非常靠近该表面。电子从显微镜的尖端流出，激发了 BuSMe 分子中的电子，使其来回旋转。但由于分子是不对称的，它往往在一个方向上的旋转略多于另一个方向。一点一点地，受激分子沿着板移动。
虽然这听起来可能不像马达，但它类似于人体内的结构。“如果你观察生物马达，它们看起来好像没有做任何有用的事情——它们只是抖动，”赛克斯说。我们的身体里遍布类似的结构。细胞壁上布满了将离子移入和移出细胞的泵。其他的则将物质从细胞内的一个地方移动到另一个地方。
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这就是为什么这种单分子马达意义重大。赛克斯说：“如果你能以受控的方式操作它们，你就可以做很多事情。” 如果研究人员能够可靠地构建我们细胞壁中泵的复制品，他们就可以极其高效地对这些泵进行实验，缩小他们的装置以适应小型芯片，并减少每次测试所需的空间、成本和时间。