重点在碳纳米管自由滑动

几年前,化学家放一个环碳纳米管,以模拟分子机器。¹现在,同样的团队,设计机械联锁碳纳米管发现这些结构的环可以自由移动。²这些结果支持了这样的观点,即摩擦定律可能有分子起源。

“自从我们第一次合成机械联锁碳纳米管我们一直想知道重点表现在纳米管的解释道埃米利奥•佩雷斯从IMDEA Nanocience、西班牙、共同研究Manuel Melle-Franco从CICECO葡萄牙。然而,他们无法直接观察这些系统。先进的显微镜可能干扰样本——“电子束甚至可以打破我们的重点,”佩雷斯说,很难确定运动是自发的或引起。

相反,研究人员设想一种计算的方法。他们定制的分子动力学力场模型机械联锁结构,然后进行一系列的模拟。我们观察到,在短短5纳秒,重点滑动沿着50碳纳米管,”佩雷斯说。”此外,周围的环涡流管——像我们的地球旋转和旋转。佩雷斯来演示这个机体的行为,和他的团队装饰假原子的纳米管,作为参考,计算旋转角度。在同一5纳秒,重点圈的1.56倍,”他补充道。

这些运动的活化能是极低的,暗示运动几乎无摩擦。“这是一个惊喜,能量势垒低于碳碳键的旋转,“说罗陀博雅专家在曼彻斯特大学的纳米材料,英国。能量最小值移动重点像叠加石墨层之间的相互作用。[这]暗示进一步设计中的适用性分子马达,”她补充道。在未来,研究人员可以调整机械联锁碳纳米管的分子结构,因此调整能量最小值的位置。“就像沿着碳纳米管铁路车站设计,macrocycle火车可以阻止,“博雅解释道。佩雷斯说,设计分子机器使用纳米管将需要进一步计算研究和庞大的合成工作。

结果加强之前怀疑宏观摩擦起源在原子尺度。“Amontons”法律说摩擦力并不依赖于接触面积,”佩雷斯说。我们的实验表明光滑分子之间的相互作用系统或许可以解释这一现象。“此外,缺乏摩擦像superlubricity——以前观察石墨烯在金表面产生影响,以及其他材料。最终,superlubricity可以找到应用程序来减小运动部件的磨损在风力发电机等设备或硬盘。