顯微鏡下的車賽

簡明

預備，各就各位，出發(fā)！一場賽車比賽拉開了序幕，現(xiàn)場卻沒有觀眾吶喊助威，也沒有常規(guī)的跑道和賽車。它們在哪兒？

世界上最小、最慢的賽車比賽

這是一場肉眼無法直接觀看的賽車比賽，參與競速的賽車只有幾納米長，約相當于頭發(fā)絲直徑的萬分之一，行駛速度最高只有每小時幾十納米。

2022年3月24日至25日，第二屆納米賽車比賽在法國圖盧茲國家科研中心實驗室里舉行，8支來自不同國家或地區(qū)的研究團隊要用他們設計制作的分子賽車角逐冠軍。比賽全程都依靠掃描隧道顯微鏡進行，參賽團隊要通過顯微鏡觀察、控制賽車的前進和轉彎，讓賽車在24小時的賽程內行駛盡可能遠的距離、通過更多的彎道。

原子拼出的分子賽車

這些賽車看上去像是由許多小球組成的，這些小球就是原子。原子是構成物質的微觀粒子，就像一塊塊樂高積木。一些物質是由相同的“積木”直接拼成，一些則是由不同的“積木”先組成小零件——分子，再由分子構成的。每輛賽車由100～1000個原子組成。

各隊的賽車造型都不同，但基本特征就是有兩個或四個輪子連接在底盤上。

在黃金賽道“飆車”

雖然參賽者們集中在圖盧茲的實驗室比賽，但賽場位于各隊所在國家或地區(qū)的8個實驗室。賽道非常奢華，是由純金片打造，不過，總寬度只有8毫米。其外表看似光滑，經(jīng)顯微放大后能看到表面上排列著一些彎曲且寬度不均的小凹槽，賽車就在凹槽中行駛。凹槽起到了固定賽車的作用，以免這些比細菌還小的車跑著跑著就跑丟了，但這也讓分子賽車在過彎道時很容易被卡住。

用攝像機駕駛賽車

這么小的分子賽車自然是無人駕駛的，應該說沒有什么生物能坐在上面開車，那賽車是如何移動的呢？

每隊的賽場都有一臺掃描隧道顯微鏡，各隊在圖盧茲的實驗室中用電腦遠程操控各自的顯微鏡。掃描隧道顯微鏡要作為賽車的跟拍攝像機，利用其成像功能將比賽畫面放大，讓人能看到。與此同時，它也是賽車的驅動器。顯微鏡上有一個探針，用探針對著賽車隔空放電一次，賽車就能移動幾納米到幾十納米，但禁止探針直接碰觸賽車。

最終，來自日本和西班牙的兩支隊伍獲得并列冠軍，兩隊賽車分別行駛了1054納米和678納米，各完成了54次轉彎。

以研究為目的的比賽

納米賽車比賽并非科學家在科研工作之余的消遣。

這些納米賽車實際上就是人工合成的分子機器，向分子機器提供能量，就能讓其移動執(zhí)行特定任務。這項比賽能幫助科學家精進分子機器設計技術。未來這些分子機器可能就會在人們看不到的微觀世界完成各項工作，比如將藥物運送到人體中，幫助制造微型機器等。