馬達在我們的日常生活中無處不在–從汽車到洗衣機，即使我們很少注意到它們。一個未來的科學領域正在致力於開發微小的馬達，它可以為納米機械網絡提供動力並取代我們目前在電子設備中使用的一些動力源。
來自德克薩斯大學奧斯汀分校Cockrell工程學院的研究人員創造了有史以來第一個固態光學納米馬達。以前所有這些光驅動馬達的迭代都存在於某種溶液中，這限制了它們在大多數現實世界中的應用潛力。
來自沃克大學機械工程系的Yuebing Zheng副教授解說道：“生命始於水中並最終遷移到陸地上。我們已經使這些一直生活在溶液中的微型納米馬達在陸地上以固體狀態工作。”
科學家們設想用這些馬達來驅動各種各樣的東西：由於旋轉的運動可以收集灰塵和其他顆粒，它們可以用於空氣質量測量；它們可以推動人體內的藥物輸送裝置；它們還可以為用於監視和測量的小型無人機以及其他小型車輛提供動力。
這種微小的新電機不到100納米寬（作為參考，一張紙的厚度約為100,000納米），它可以在光照下在固體基質上旋轉。它可以將光轉化為機械能，進而用於各種固態的微/納米電子機械系統以作為無燃料和無齒輪的發動機。
然而阻礙這些設備實施的最大障礙之一是布朗運動，可以說，通過將這些納米發動機帶到陸地上、離開水就可以避免這一問題。布朗運動發生在水分子將這些小電機推離其旋轉時。馬達越小，這種運動的影響就越大。將解決方案從方程中移除就能完全可以解決這個問題。
納米電機是一個龐大的、不斷增長的微型動力源領域的一部分。它們作為較小的分子機器和較大的微型發動機之間的中間地帶。
該領域具有巨大的興趣，但在這一點上，研究人員仍在試圖找出基礎科學以通過提高效率使這些微型發動機更加可行。
科學家們如此着迷於創造這些微型馬達的原因是它們模仿了一些最重要的生物結構。在自然界中，這些馬達驅動着細胞的分裂並幫助它們移動。它們結合在一起以幫助生物體移動。
Zheng小組的博士畢業生、這項研究的論文第一作者Jinggang Li表示：“納米馬達幫助我們精確控制納米世界，並為我們的現實世界編造我們想要的新東西。”
通過將這些馬達從溶液中取出並放到芯片上，它們有可能在某些情況下取代電池並只用光來產生機械運動和供電設備。
這一突破產生於一種新穎的設計：在基底上有一層薄薄的相變材料。當暴露在光線下時，該薄膜可以發生局部的、可逆的變化，從固態變為準液態相。這種相變可以減少納米馬達的摩擦力並驅動旋轉。
這是該團隊首次使用納米粒子演示電機。展望未來，研究人員將繼續改進他們的創作，致力於提高性能，通過使它們更加穩定和可控，從而以更高的速率將光能轉換為機械能。