纳米老鼠“提修斯”

纳米老鼠“提修斯”

历史上人类早就试图让机器拥有和人一样的感觉能力。美国“信息论之父”香农，1950年制造了一只机器老鼠，取名为“提修斯”。它借助地板上的许多磁铁和电路，能够从迷宫中探路而走，以最短路线通过迷宫。也是在1950年，英国神经学家沃尔特制造出很有名气的机器乌龟，它是能够自动行走的机器玩具。它身上有一个光电管作眼睛，光电管是一种受到光照射即可产生电信号的元件。它身上还有两个电动机，机器乌龟就靠电动机驱动轮子移动。在有电时，它可以前后爬行，还可以转圈，也能避开光源。如果电用完了，它能向着有光的地方爬去进行充电，充完电后再退回来。

1977年，美国电气与电子工程师协会举办了机器小老鼠走迷宫竞赛。迷宫由许多围墙构成走道，有不少死胡同。小孝鼠从进口向里走，开始找路。它身上带有传感器，能感觉出是否碰上围墙。它是由电动机驱动身子下的轮子进行移动的，它身上有微电脑，由电脑计算出最短的路径。电动机和传感器向电脑提供行走了多少路程，电脑根据这些数据和程序产生控制信号，控制轮子前进和转弯，使小老鼠以最快速度走到终点。这一例子，说明了机器人正在不断向智能化发展，微型机器也是这样。科学家设计了一种由纳米电子材料制成的微型商务智能机器只有一张名片大小。

要想让纳米机器人拥有各种各样的能力，就要给它们装上各种器官，科学家研究出了纳米耳、纳米鼻等，将来把它们装在纳米机器人上，那么这些机器人可能真的就成了“超级小人”了。

下面就让我们看看这些微小的感官是什么样的:

纳米耳

你的听力足够灵敏吗?任何细小的声音都逃不过你的耳朵?这是做不到的。然而科学家们正在研制一种人工耳:纳米耳，它的敏锐度甚至能够把细胞所发出的噪声分辨出来。

这并非痴人说梦。美国航空航天喷气推进实验室的诺卡教授用模仿人耳的方法来制造纳米耳。在入耳中，耳鼓所接受的声音经过三块骨头传到耳蜗，耳蜗内部有一排排毛细胞，细胞上部是一簇簇细丝，称为静纤毛。声音振动使耳蜗中的液体活动，使这些静纤毛飘荡;每次静纤毛晃动，都触发被大脑理解为声音的脉冲。诺卡教授和他的同事发现:碳纳米管十分适于做人造静纤毛，而且比钻石还耐用。另一位教授发明了像草皮种植场种草那样种植碳纳米管的方法，使它大量被制造，用于生长纳米耳。

实验已证明，这种纳米耳灵敏度大大超过人耳纤毛的潜力。耳朵里的纤毛直径为100纳米左右，长度是一两个微米，而现在制造的纳米耳直径只有几纳米，长度却有60微米，真可谓是又细又长。这样就使得这种纳米耳的灵敏度增高许多。也许有一天，这种人工耳可置于人体血液循环中，作为流动的纳米听诊器，专门监听细胞功能失调，甚至可以听到癌细胞所发出的清晰声音。这种纳米耳完全生产并投入使用大概还需要一段时间。

纳米鼻

美国斯坦福大学的研究人员发现，用纳米碳管制成纳米鼻，可以用来探测有毒的二氧化氮和氨气。科学家希望这一发现将引出新一代的环境探测器，并在环保领域大显神威。二氧化氮和氨气会导致温室效应和酸雨，因此它们在大气中的含量必须被实时监测。工程师们还需要准确探测这些气体在某些地方的浓度，例如测量燃煤工厂中这两种气体的浓度可以检测除污系统的有效性。但是，现有的探测技术成本高，不便移动作业，且所需温度高。用纳米碳管制成的探测器就可以解决这些问题。

研究人员发现，当碳纳米管暴露于二氧化氮中时，通过它们的电流增大;当暴露于氨气中时，电流减小。尽管现在还不能确定是什么原因导致了电流的变化，一种解释是气体分子释放或吸收电子，从而使纳米管的电阻发生改变，但这不妨碍人们对这种变化的应用。纳米鼻探测器由两端联接着金属导线的碳纳米管组成，与现有探测器不同的是，它可以在室温下工作，造价低廉，并且体积微小，只有3微米长。在用微芯片进行化学分析的“芯片实验室”中可以找到用武之地。一般来说氨气很难探测，而且氨气污染越来越严重，有了这种探测器就太方便了。一位环保工程师也认为，对二氧化氮进行监测很有价值，但是在原来的技术条件下难以进行，而“新的纳米鼻探测器有用极了”。目前，研究人员正在寻求商业合作伙伴对它进行开发。但是，这种探测器还有一些缺陷需加以改进，如:恢复时间慢，它测定一个气体样本后需等12小时才能再次使用;另外，还可根据用户需要改造这种探测器，使它具备更多的功能。例如，科研人员已在用它探测一氧化氮方面取得了一些进展。

纳米温度计

测量比针尖还细小很多的物体的温度并不容易，最近日本科学家利用纳米碳管研制出一种微型温度计，它可以测量50～500℃之间的温度，预计在微观环境中将有广泛的应用。

日本物质材料研究机构的科学家在最新一期的英国《自然》杂志上报告说，他们在直径为75纳米的纳米碳管里充人金属镓液体，对它加热，然后冷却。结果发现，在50～500℃之间，纳米碳管中镓液柱的高度随温度呈均匀变化，就像普通温度计里的酒精或水银液柱的高度变化一样，液柱最长可以达到10微米。

金属镓的熔点为29.78℃，沸点为2403℃，用液体镓作为测温液体，可以测量的范围很大。此外，用于制造纳米碳管的材料是石墨，它在50～500℃之间体积随温度的变化极小，因此纳米碳管本身的直径和长度变化可以忽略不计，测量精确度较高。

测量温度是科研和工业生产等领域的基础工作之一。目.前，包括晶体管等在内的很多器件尺寸越来越小，这对在微观环境中测量温度提出了新要求。日本科学家的这一成果有望为满足这一要求提供新手段。另外，这一成果本身也是在纳米技术领域的有益尝试。

将来把这些传感器装到纳米机器人身上，他们就能听、能闻还可以感知冷热，这样以后甚至可以创造出智能型的纳米机器人。