長期以來，世界上最小的馬達直徑為 200 奈米。這真的很小，大約是紅細胞尺寸的四十分之一。查爾斯·賽克斯和他在塔夫茨大學的團隊現在打破了這項紀錄。他們的馬達只有一個分子大小，直徑為一奈米。與其他較大的馬達不同，這款馬達不是由化學反應或光碟機動的，而是由電力驅動的。“已經提出了許多設計方案，”荷蘭代爾夫特理工大學的研究員約翰內斯·塞爾登特uis說，“但這確實是第一個真正起作用的方案。”
以下是賽克斯和他的團隊如何做到這一點：馬達——一個丁基甲基硫醚 (BuSMe) 分子，它由一個硫原子組成，一側有四個碳原子，另一側有一個碳原子——被放置在銅表面上。然後，研究人員將掃描電子顯微鏡非常靠近該表面。電子從顯微鏡的尖端流出，激發了 BuSMe 分子中的電子，使其來回旋轉。但由於分子是不對稱的，它往往在一個方向上的旋轉略多於另一個方向。一點一點地，受激分子沿著板移動。
雖然這聽起來可能不像馬達，但它類似於人體內的結構。“如果你觀察生物馬達，它們看起來好像沒有做任何有用的事情——它們只是抖動，”賽克斯說。我們的身體裡遍佈類似的結構。細胞壁上佈滿了將離子移入和移出細胞的泵。其他的則將物質從細胞內的一個地方移動到另一個地方。
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這就是為什麼這種單分子馬達意義重大。賽克斯說：“如果你能以受控的方式操作它們，你就可以做很多事情。” 如果研究人員能夠可靠地構建我們細胞壁中泵的複製品，他們就可以極其高效地對這些泵進行實驗，縮小他們的裝置以適應小型晶片，並減少每次測試所需的空間、成本和時間。