微型电器

今天，电器微型化已进入分子时代。1滴水中约有1．67×1021个水分子。可想而知，微型电器小到了什么程度，这些用分子级大小来度量的电器可谓微型电器之最了。

微型电线。自然界非常普通的碳元素有两种十分奇特的结构形态：碳管和碳足球。当碳原子占据六边形的六个顶点，10个这样的六边形绕成一个圆周时就构成碳管的一节，一节一节再首尾连起来就成了碳管，这是一个中空的碳管道。碳足球是由60个碳原子构成的中空球形碳分子，因外形酷似足球而得名。碳足球的大小正好可以装在碳管中间。如果把一个金属原子嵌入碳足球中心，再把许多个这样的碳足球连成一串装入碳管中，就成了微型电线，它的直径只有1．4毫微米，5万根微型电线排列起来才抵得上一根人的头发丝的粗细。另外，澳大利亚的化学家成功地将4个“卟啉”单元（一种有机化合物）连结在一起，这种新颖的合成分子也可以当电线使用，电流可以从分子的一端导向另一端，且不会漏电，所以这种分子又有“微型电线分子”之称。这种“微型电线分子”可以任意弯曲成各种角度，用以连接各种微型电器设备的边边角角。

微型开关。美国国家航空航天局的科学家查利·鲍舒里切和拉尔夫·默克合作研制成功一种分子探针，它能正确分辨紧密排列在钻石表面上的氟原子和氢原子。若将它们分别表示为开和关，这就成了一种分子级的微型开关。如果把一个碳足球置于碳管之中，“就像儿童气枪能把气枪子弹正好装在里面一样”，那么这又成了另一种分子级微型开关。因发现碳足球而荣获1996年诺贝尔化学奖的美国科学家斯莫力说：把碳足球从碳管的一端移到另一端就会改变每一端的电气性质，这样就成了一个超微开关，其体积只有目前晶体管的一小部分。在解决由一个分子甚至一个原子充当微型开关来连通电路这一难题时，1982年发明的隧道效应显微技术起了至关重要的作用。

微型马达。日本东京工业大学资源化学研究所和庆应大学的研究人员最近发现了世界上最微型的马达，其直径只有十万分之一毫米（即10纳米）。这种微型马达实际上是一种合成三磷酸腺甙所需的蛋白质分子。动植物包括人类的生理活动所需的能量都储存在三磷酸腺甙之中。通过三磷酸腺甙中所包含的化学能向机械能转化，就可以实现马达能量的输出。科学家用实验方法直接观察到了这种微型马达输出能量的情况。他们将一条非常细的荧光纤维粘在这一蛋白质分子上，将其放在特殊的溶液中，用显微镜观察。当该马达输出能量时，分子就旋转，荧光纤维就随之运动。由于荧光纤维既细长又明亮，因而易于观察，现象明显。这种微型马达呈逆时针旋转，每秒钟旋转数次，旋转的力量为40皮牛顿。