世 界 上 最 小 的 方 程 式 比 赛 ， 将 在 法 国 的 纯 金 赛 道 上 举 行

赛 道 只 有 0.1 微 米 长 ， 而 头 发 的 直 径 约 为 80 微 米 。 4 月 底 ， 世 界 上 第 一 场 纳 米 级 车 赛 将 在 法 国 图 卢 兹 举 行 ， 分 子 结 构 的 微 型 汽 车 将 在 一 块 金 箔 上 展 开 竞 速 。 这 项 比 赛 名 为 Nanocar Race（ 纳 米 车 赛 ）， 由 法 国 国 家 科 学 研 究 中 心 （ CNRS ） 组 织 。 在 长 达 36 小 时 的 比 赛 当 中 ， 这 些 由 数 百 个 原 子 构 成 的 分 子 车 将 由 光 电 脉 冲 驱 动 ， 跑 完 100 纳 米 的 赛 道 。 比 赛 海 报 。 来 自 CNRS 比 赛 将 由 独 特 的 四 探 针 显 微 镜 实 况 转 播 。CNRS 的 这 台 设 备 是 世 界 上 唯 一 一 台 允 许 四 名 不 同 的 实 验 人 员 在 同 一 平 台 同 时 操 作 的 显 微 镜 。 这 四 个 探 针 不 仅 承 担 了 观 测 任 务 ， 同 时 也 要 给 参 赛 的 纳 米 车 施 加 光 电 脉 冲 ， 让 它 们 获 得 前 进 的 动 力 。 参 赛 的 四 强 将 从 六 支 队 伍 中 产 生 ， 赛 车 形 态 各 异 ， 闪 耀 着 奇 思 妙 想 与 科 学 实 践 的 光 辉 。 例 如 图 卢 兹 第 三 大 学 的 NanoMobile Club 队 （“ 纳 米 车 俱 乐 部 ”） 名 为 The Green Buggy（“ 绿 色 婴 儿 车 ”） 的 赛 车 ， 车 身 巨 大 ， 由 许 多 芳 环 骨 架 构 成 ， 轮 子 则 是 四 个 三 蝶 烯 结 构 ， 易 于 旋 转 。 “ 绿 色 婴 儿 车 ” 的 分 子 结 构 和 显 微 镜 成 像 。 瑞 士 巴 塞 尔 大 学 的 瑞 士 队 的 Swiss Nano Dragster（“ 瑞 士 纳 米 改 装 车 ”） 则 轻 便 得 多 ， 而 且 没 有 车 轮 。 这 辆 车 利 用 了 分 子 间 的 弱 相 互 作 用 力 来 减 少 摩 擦 ， 类 似 磁 悬 浮 一 样 悬 在 赛 道 之 上 。 “ 瑞 士 纳 米 改 装 车 ” 的 结 构 与 成 像 。 而 日 本 国 家 材 料 科 学 研 究 所 NIMS-MANA （“ 材 研 之 力 ”） 的 NIMS-MANA car（“ 材 研 力 之 车 ”） 有 点 像 平 衡 车 ， 两 侧 的 车 轮 是 两 个 联 萘 ， 但 由 于 结 构 限 制 不 能 转 动 ， 只 能 像 毛 毛 虫 一 样 蠕 动 。 “ 材 研 力 之 车 ” 的 结 构 。 德 国 德 累 斯 顿 工 业 大 学 的 Nano-windmill Company （“ 纳 米 风 车 公 司 ”） 起 名 更 加 直 接 ， 就 叫 Windmill（“ 风 车 ”）。 四 个 乙 烯 基 联 苯 通 过 氢 键 连 接 成 风 车 的 形 状 ， 旋 转 的 风 车 没 有 翅 膀 ， 但 却 能 够 带 着 你 到 处 飞 翔 。 “ 风 车 ” 的 结 构 与 成 像 。 除 了 分 子 结 构 与 动 力 的 关 系 之 外 ， 各 参 赛 队 伍 还 克 服 了 分 子 的 定 位 和 显 像 等 一 系 列 的 困 难 。 在 这 个 过 程 中 ， 各 队 伍 得 到 了 许 多 表 面 化 学 的 进 展 ， 这 些 进 展 将 指 导 特 定 表 面 上 的 化 学 合 成 。 纳 米 车 赛 不 仅 是 一 场 比 赛 ， 也 是 对 分 子 机 器 的 性 能 测 试 和 控 制 实 验 。 未 来 几 年 中 ， 这 些 分 子 机 器 将 有 望 用 于 在 单 原 子 的 水 平 组 装 电 路 、 分 解 垃 圾 或 是 捕 获 能 量 。 去 年 的 诺 贝 尔 化 学 奖 就 授 予 了 分 子 机 器 的 先 驱 者 们 。 比 赛 用 到 的 四 探 针 显 微 镜 。©Cyril FRESILLON / CEMES / CNRS 这 场 比 赛 最 初 是 CNRS 高 级 研 究 员 Christian Joachim 和 图 卢 兹 第 三 大 学 教 授 Gwénaël Rapenne 2013 年 在 一 篇 综 述 中 的 设 想 。 比 赛 的 组 织 过 程 遇 到 了 很 多 挑 战 ， 包 括 选 择 适 合 所 有 赛 车 的 比 赛 场 地 ， 以 及 调 节 扫 描 隧 道 显 微 镜 等 。 四 年 筹 备 之 后 ， 比 赛 将 在 一 片 金 箔 上 开 赛 。 比 赛 将 于 4 月 28 日 – 29 日 在 YouTube 上 的 Nanocar Race 频 道 直 播 。 这 两 天 正 好 在 图 卢 兹 观 光 的 话 ， 参 赛 队 伍 所 在 的 控 制 室 也 会 开 放 参 观 。 但 全 程 有 36 个 小 时 ， 所 以 也 不 用 急 着 下 注 啦 。 比 赛 规 则 赛 程 为 20 nm 直 线 + 45° 转 弯 + 30 nm 直 线 + 45° 转 弯 + 20 nm 冲 刺 ， 总 共 100 nm； 比 赛 最 长 时 间 为 36 小 时 ； 如 果 发 生 事 故 ， 允 许 改 变 赛 车 一 次 ； 禁 止 冲 撞 别 的 车 ； 每 队 都 划 分 好 了 黄 金 赛 道 的 一 部 分 ； 赛 前 清 理 赛 道 的 时 间 最 长 6 小 时 ； 比 赛 的 36 小 时 内 不 允 许 交 换 探 针 。 题 图 ：CNRS Jean-Yves Duhoo 关 于 Nanocar Race 的 漫 画 。 文 中 其 它 图 片 来 自 各 参 赛 队 伍 。