生物電動(dòng)機(jī)的一個(gè)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(xué)家Leeuwenhoek在1676年觀察到的,A.甲圖為完全伸展?fàn)顟B(tài),乙圖為完全收縮狀態(tài),丙圖為部分伸展?fàn)顟B(tài);B.甲圖為伸展?fàn)顟B(tài)的彈簧,平行的細(xì)絲由負(fù)電荷(圓點(diǎn))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(jī)制上明顯是靜電的。與此相對(duì),線性和旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上是清楚的,以樓梯式的方式運(yùn)動(dòng),然而在機(jī)制上還不明確。下面我們將要討論肌凝蛋白、驅(qū)動(dòng)蛋白和適于驅(qū)動(dòng)鞭毛...[繼續(xù)閱讀]

    生物分子電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)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(yùn)動(dòng)和細(xì)菌中旋轉(zhuǎn)鞭毛的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)很相似,它們起源于大約10億年前的細(xì)胞中,它們已經(jīng)進(jìn)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(xì)菌,細(xì)菌是微米尺度的單細(xì)胞。細(xì)胞被不可滲透的脂質(zhì)雙層細(xì)胞壁膜包裹,這種疏水的薄膜與肥皂泡相似,脂質(zhì)細(xì)胞壁普遍存在于所有的生命形式中,細(xì)胞與細(xì)胞外環(huán)境的物質(zhì)交換部分是通過(guò)離子通道來(lái)完成的,它允許...[繼續(xù)閱讀]

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

    生物電動(dòng)機(jī)和微電子晶體管是看不見(jiàn)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(shí)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(gè)復(fù)雜的機(jī)器要想有用,需要和外界有很多的連接,一個(gè)例子就是計(jì)算機(jī)芯片的邊緣上要有很多組連線和外部設(shè)備連接。如果以要設(shè)計(jì)的納米機(jī)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(jì)算機(jī)芯片雖有幾層布線,但每層基本上是平面的,基于半導(dǎo)體技術(shù)的微機(jī)電系統(tǒng)器件(MEMS)基本上也是如此,這樣的器件當(dāng)然是有很多用途的。這種情況G.M.Whitesides曾有過(guò)清晰的闡述...[繼續(xù)閱讀]

    納米制造的一個(gè)方法是按照生物的方式唯一地組裝預(yù)先存在納米或微米尺度的結(jié)構(gòu),而不是一個(gè)原子一個(gè)原子地建造結(jié)構(gòu)。生物學(xué)中有大量的有用分子庫(kù)存(可以看看維生素藥片的成分),與生物學(xué)和生物技術(shù)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]