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人体中令人惊叹的纳米马达 成因仍是谜

2020-07-19 11:55:19    来源:书生家电网    浏览次数:    字号:TT

  人体细胞层次中,存在着天然的具有纳米技术的小生物。这种纳米技术在人体内一些细菌中存在,这些细菌的表面有着可以旋转和四处甩动的鞭毛,而驱动鞭毛的机制,就是细菌内纳米级别的驱动马达。

人体中令人惊叹的纳米马达 成因仍是谜

  生有鞭毛的细菌包括大肠杆菌,沙门氏菌等 。鞭毛由其根部的旋转引擎所驱动,旋转时会产生象船的螺旋桨旋转时产生的推力,靠此推力细菌可以在人体内的“海洋中”四处移动或寻找食物等。

  在显微镜下发现,细菌的鞭毛马达由这些构件组成:转子、定子、转轴 (驱动轴)、衬套、轴承、转轴顶部的万向节,和其连接的长长的鞭毛尾巴。

  从生物学家的视角来看,细菌的鞭毛马达是个真正的纳米机器,马达宽度约40纳米,是个令人惊讶、相当复杂的系统,这种纳米技术出自人们认为的单细胞低等生物体中。

  鞭毛马达是高效的,从旋转速度来看,大肠杆菌的鞭毛转度约为每分钟一万五千转,这已经接近F1方程序赛车的最高转速了。有的细菌鞭毛转速可达每分钟十万转,是特斯拉电车的5倍,是F1赛车引擎的6倍多。鞭毛马达还可以急停,高速运转时,在四分之一转后可以减速停止,然后反方向再以每分钟十万转旋转。

  在鞭毛的驱动下,细菌一秒钟可以前进身长约20倍距离。美国游泳选手费尔普斯是世界泳坛多项纪录保持者,他1秒钟能游约一个身长。百米赛跑世界级选手10秒大约跑100米,相当于一秒移动约5个身体距离。

  从研究人员绘出的鞭毛马达示意图上看,各零件齐全,巧妙,有规则。转子是有规则的圆形,其中装有尺寸正好的驱动轴,轴外面有尺寸正好的衬套,轴的末端是万向节,它将驱动轴连接上鞭毛,可以让鞭毛以不同方向旋转。

  可以看到,鞭毛马达拥有复杂的结构,和高效的运转效率。现代科学家也正在研究和制造纳米机器,通过设计和使用超微工具和材料制造出来,那么同是纳米级别的鞭毛马达是如何从无到有产生的?这高效运转的马达的能源是什么,细菌是怎么控制马达的正反向旋转的,这种低等单细胞微生物体难道像个微型战舰,能有意识有目标地行进吗?

  有关细菌鞭毛马达的机制仍在研究当中,人们的疑问也在探索当中。无论持何种观点。有一点应该是无异议的:大自然实在是太神奇了。

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