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【解構・諾貝爾獎】點解納米機器咁難整嘅?

2016/10/10 — 9:30

圖片來源:nobel prize facebook

圖片來源:nobel prize facebook

試想像你企喺競技場入面,要將面前嘅相撲選手推跌。如果對方立好馬步,以我哋常人嘅力氣呢個簡直係 Mission Impossible,多幾個人都唔夠啦。點解要講相撲呢?因為呢個類比揭示咗點解納米尺度嘅機器咁難整 —— 而因為係咁,今年嘅諾貝爾化學獎就顯得更重要。

相撲選手有幾百磅嘅「份量」,好難郁動,但係比人更微細嘅物體就唔喺咁講啦。早喺十九世紀,蘇格蘭植物學家布朗 (Robert Brown) 喺顯微鏡下觀察浸係水裏面嘅花粉微粒時,就睇到微粒到處位移,一直都冇停低嘅傾向。究竟係乜嘢令花粉郁動呢?為咗肯定唔係生物作怪,布朗觀察咗各種無機微粒 —— 包括來自獅身人面像嘅石粉 —— 而喺每個 case 都觀察到不停嘅郁動。呢個現象,最後由愛因斯坦係 1905 年提出解釋,而今日我哋就叫佢做「布朗運動」。

愛因斯坦嘅貢獻在於佢意識到布朗運動嘅起因原來係花粉同周圍嘅水分子碰撞 *。水嘅溫度越高,動能量同碰撞力就越大;而由於水分子多如繁星又來自四方八面 **,花粉嘅運動係隨機嘅 —— 我哋冇辦法預測佢會被撞去邊到,只可以計算平均嘅位移。

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你諗下:如果花粉都無辦法企定定,咁再細一千倍嘅納米機器喺水或者空氣入面咪會被撞飛?而機器設計嚟係根據某既定模式運行;隨機嘅布朗運動就與其相違。

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要抗衡布朗運動,納米機器就需要能量來源 —— 無論係某特定頻率嘅光線,或者係化學反應等等 —— 令到機器可以持續運作而不受干擾。而要達到特定嘅功能,例如向特定身體部位遞送藥物,咁就要係形狀同設計上再花功夫啦。今年諾貝爾化學獎榮耀嘅,就係三位科學家開創呢個領域嘅努力

從布朗到愛因斯坦到今日,個故事啱啱先開始咋。

伸延閱讀:

The Nobel Prize in Physics 2016 – Popular Information’. Nobelprize.org, Nobel Media AB 2014. Web. 7 Oct 2016.

註:

*十九世紀末、二十世紀初,科學界仲未普遍認同原子嘅存在。愛因斯坦嘅論文最後說服咗大部份人,令原子成為以後基本理論嘅一部分。

** 其實水分子只會比星星更多。一杯水有大約 1025 粒分子,但銀河系只有 1011 粒恆星 —— 亦即係再乘 13 次 10 先一樣多。

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原文刊於作者博客

 

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