肉眼看不见的汽车比赛

你应该从来没有见过像这样的汽车比赛――因为汽车太小，用肉眼根本无法看见。2016年11月，来自世界各地的司机将在法国的图卢兹相遇，参加世界上第一次分子机器比赛，也是世界上最迷你的比赛，参赛的车辆都是纳米汽车。

比赛将测试分子机器的能力，为未来的设备铺平道路，并且扩展分子的用途，比如在人体内检测疾病、建造新的计算机部件等。

微观汽车的世界

这次参赛的将有五个小组，分别来自法国、美国、奥地利、德国和日本，每一组选手都会携带不同的纳米汽车。

那么，这种微观尺度上的纳米汽车长什么样呢？

其实它们有些类似于现实生活中的标准载人汽车，有四个轮子、车轴、一个底盘和一个小小的“发动机”。有些汽车上的零件是研究人员专门为车子能在迷你环境下行驶所定制的。通过一次轻微电击驱动，它们就可以在低温、真空的跑道上行驶。这些纳米汽车通常是由100 多个分子构成的分子结构车辆，最大的车子只有几纳米长――比人类细胞还小上几个数量级，甚至比一条DNA链的宽度还短。

2005年，第一辆纳米汽车在美国莱斯大学的詹姆斯・图尔实验室被制造出来的，车轮由巴基球组成。巴基球也叫做富勒烯，是单质碳的第三种同素异形体，很像足球。车轴可旋转，底盘有分子那般大小，车轮与车轴和底盘是相连在一起的。科学家通过控制一系列的化学反应，就可制造出纳米汽车，而且一次就可生产10亿多辆纳米汽车。

如何比赛？

既然是比赛，纳米汽车的比赛规则会是怎样的呢？

首先，车子是微观级别的，那么这种分子结构的汽车也将在纳米等级的跑道上竞技。

车队要把他们的车放到特殊定制的由金原子构成的跑道上。这个跑道处在约-268℃的低温且真空状态下。跑道也有一个起点线和终点线，还有个别金原子标记而成的障碍物。

汽车比赛同样是以计时测试方式进行的，将最终选出最快的纳米汽车。每个小组都会有一个指定的“司机”，他的任务是找到黄金原子表面上的汽车，然后从比赛开始到比赛结束要一直“导航”汽车运行。这样的描述听起来可能让人觉得这个过程很简单，但其实并不是，因为每个参赛小组都花了几个月、甚至几年的时间来优化他们的机器。

对比纳米汽车，赛车场特别巨大。在赛场上想要找到你的纳米小汽车，感觉就像是在中国这么广阔的土地上寻找一辆正常大小的车一样。

一旦发现你的小汽车，就要将它“哄”进轨道，这该如何实现呢？这时就要用到扫描隧道显微镜了，这种仪器可以在原子水平上成像以及与物体发生互动。借助它，可以拍摄纳米汽车行驶的情况，因此人-机就能互动了。此外，显微镜安装了4个金属探头，可以给纳米汽车轻微的电击，来驱动车子在金原子表面的跑道上行驶，并朝着预定的方向跑动。

当然，比赛中不允许人为手动推车或拉车。一旦纳米小汽车开始移动，它的速度会相当快，大约为每秒10倍纳米小汽车本身的长度，换算过来，就相当于一辆正常大小的汽车以170千米/小时的速度行驶。而我们知道，中国高速公路上的汽车最高限速是120千米/小时。

这将是纳米汽车的首次比赛。虽然这种“玩法”刚刚开始，但也许在下个世纪，纳米汽车比赛将会成为孩子们日常游戏的其中一种。

纳米火箭和潜艇

除了纳米汽车，人们已经在开发更多类型的微型运输器。接下来是一些尺寸比纳米汽车稍微大一点的运输器。

德国的一个研究小组制作了铂涂层的纳米火箭，大小仅约为细菌的十分之一。既然是火箭，就得有燃料，而纳米火箭使用过氧化氢作为燃料。

纳米火箭中，铂会催化过氧化氢分解为氧气和水，这样会有气泡从纳米火箭管道排出，产生的反作用力就可推动纳米火箭移动，其每秒运行的距离可达自身长度的200倍。不过，过氧化氢对人体有害，科学家还需要研究如何解决此问题。

2014年，美国莱斯大学的研究人员推出了一种纳米潜艇，由分子马达驱动，紫外线提供能量。潜艇仅仅由一个分子组成，这个分子有244个原子。紫外线光动力发动机每秒转速超过100万转，尾状推进器推动潜艇以每秒18纳米的速度前进，这在微观世界是一个惊人的速度，也是有史以来在溶液中移动最快的分子。

此外，研究人员还对纳米工具潜在的医学应用感到兴奋。例如，纳米运输器能检测细胞内的病原体，并将病原体带到一个微小的传感器面前；或纳米尺度的工厂能生产有用的分子，并带领这些分子到需要它们的地方；或者药品可以通过这些纳米潜艇，运送至血液或器官当中的特定细胞中，为人体各个角落提供有针对性的药物治疗。就好比城市里运输货物的卡车，或者类似于人体内能将氧气运送到全身的红细胞。

研究人员还设想，纳米汽车或许能运送原材料（如金属原子），然后从零开始建造计算机内部的部件以及其他结构。总之，在不远的未来，纳米汽车等工具将会改变我们的生活。到那时，你身体内也许会“航行”着各式各样的纳米运输器。

拓展阅读

见识纳米汽车队

这是一群独特的团队，他们“驾驶”的汽车是纳米级别的，总共有5支队伍。

美国/奥地利队是在美国詹姆斯・图尔实验室领导下创建的，这个实验室于2005年发明了第一辆纳米汽车，可以说是该领域的领头羊。

日本队的纳米汽车只有1纳米左右长，大约如同一个葡萄糖分子的大小，而这辆车是整个比赛中最小的。

德国这个车队的赛车看起来像一个风车，因此在障碍物周围移动的时候，就会有一定的优势。

因为赛场在法国，因而研究人员认为法国队有一定的主场优势。