生物電動機的一個例子是柄肌彈簧[1]。如圖3.1所示,這一系統(tǒng)首先是由著名顯微學家Leeuwenhoek在1676年觀察到的,A.甲圖為完全伸展狀態(tài),乙圖為完全收縮狀態(tài),丙圖為部分伸展狀態(tài);B.甲圖為伸展狀態(tài)的彈簧,平行的細絲由負電荷(圓點)使它...[繼續(xù)閱讀]

    生物彈簧和防倒轉(zhuǎn)的棘齒系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上還是不太清楚的,但在機制上明顯是靜電的。與此相對,線性和旋轉(zhuǎn)電動機在結(jié)構(gòu)上是清楚的,以樓梯式的方式運動,然而在機制上還不明確。下面我們將要討論肌凝蛋白、驅(qū)動蛋白和適于驅(qū)動鞭毛...[繼續(xù)閱讀]

    生物分子電動機的兩個例子是F1-三磷酸腺苷合成酶(F1-ATPase)和三磷酸腺苷合成酶(F0F1),如圖3.3和圖3.4所示[5,6],它們的運動和細菌中旋轉(zhuǎn)鞭毛的電動機的運動很相似,它們起源于大約10億年前的細胞中,它們已經(jīng)進化并具有很多不同的功能...[繼續(xù)閱讀]

    最小的生命形式是細菌,細菌是微米尺度的單細胞。細胞被不可滲透的脂質(zhì)雙層細胞壁膜包裹,這種疏水的薄膜與肥皂泡相似,脂質(zhì)細胞壁普遍存在于所有的生命形式中,細胞與細胞外環(huán)境的物質(zhì)交換部分是通過離子通道來完成的,它允許...[繼續(xù)閱讀]

    微電子加工技術能夠在1cm2的面積內(nèi)制造出包含幾百萬個工作元件的復雜的平面結(jié)構(gòu),這種加工技術同樣適于用微米尺度的元件制造基本的平面力學機器。渦輪機葉輪是其中的一個例子,如圖3.7所示。這個放射式的流入渦輪機是采用...[繼續(xù)閱讀]

    生物電動機和微電子晶體管是看不見的,使用掃描探針顯微鏡(STM)的探針尖作為組裝工具可以在組裝的同時看到產(chǎn)品的圖像。從原理上講,這種方法是制作一些納米結(jié)構(gòu)的途徑。圖3.8顯示在潔凈的Cu(111)原子平面上組裝鐵原子環(huán)(直徑為...[繼續(xù)閱讀]

    一個復雜的機器要想有用,需要和外界有很多的連接,一個例子就是計算機芯片的邊緣上要有很多組連線和外部設備連接。如果以要設計的納米機器能夠在人的尺度世界執(zhí)行有用的功能為前提,那么,按比例從納米尺度到厘米尺度將需要...[繼續(xù)閱讀]

    到目前為止,我們所提到的微小器件基本都是平面的,計算機芯片雖有幾層布線,但每層基本上是平面的,基于半導體技術的微機電系統(tǒng)器件(MEMS)基本上也是如此,這樣的器件當然是有很多用途的。這種情況G.M.Whitesides曾有過清晰的闡述...[繼續(xù)閱讀]

    納米制造的一個方法是按照生物的方式唯一地組裝預先存在納米或微米尺度的結(jié)構(gòu),而不是一個原子一個原子地建造結(jié)構(gòu)。生物學中有大量的有用分子庫存(可以看看維生素藥片的成分),與生物學和生物技術不同,有用的納米尺度結(jié)構(gòu)的...[繼續(xù)閱讀]

    [1]MAHADEVANL,MATSUDAIRAP.Motilitypoweredbysupramolecularspringsandratchets[J].Science,2000,288∶95-99.[2]VALERD,MILLIGANRA.Thewaythingsmove:lookingunderthehoodofmolecular[J].Science,2000,288∶88-95.[3]YILDIZA,FORKEYJN,MCKINNEYSA,etal.MyosinVwalkshand-over-...[繼續(xù)閱讀]