据最新一期《物理学评论快报》报道，英国兰卡斯特大学的理论物理学家设计出一款纳米马达，以一种新奇的机制———电子风来运行。史蒂芬•贝利等三位作者在论文中声称，这种新型驱动机制也许会对未来的纳米机电结构（NEMS）技术研发有所助益。

 

　　贝利表示，以前人们的思路总是被导向“推动”马达使其转动，但他们的想法却是利用该装置的一种内在特性，如电子或光子中的动量变化。

 

　　研究人员将这款纳米马达描述成一座碳纳米管风车，虽然该装置与传统具有旋转叶片的风车相比，看起来更像一个微型望远镜。该装置由双壁碳纳米管构成，其中外管夹住2个外部电极，而较短的内管则能够自由移动与旋转。在一种称为碳纳米管钻头的版本中，外管只夹住1个电极，而自由移动的内管的一端则与汞电极接触，但仍能自由旋转。该装置之所以被称为风车，是因为他由在两个电极之间施加直流电压后产生的一阵电子“风”来驱动。

 

　　当这种装置移动穿过碳纳米管时，电子流获得角动量，产生一个正切力，从而导致内部的碳纳米管旋转。研究人员计算出，电子风可产生的力明显超过内壁的摩擦力———有时多达3个数量级。根据所施加的电压，旋转中的内管可达到碳纳米管的崩溃速度，高达每秒8000米。

 

　　这个以电子风为动力的纳米马达将有广泛的用途。例如，通过使用一种电压脉冲使内管以某一特定角度旋转，就能把该纳米马达当作一种开关或纳米尺度磁性内存器件中的记忆元件来使用；或者让碳纳米管与一个原子或分子存储器连接，该纳米马达就能成为一种纳米流体泵。

 

　　物理学家还认为，该马达能以不同方式作为动力。在一种可能中，电子可以原子或分子的存储器来取代。然后，施以压差可驱使原子或分子穿过碳纳米管，而他们的角动量可导致内管旋转。同样地，碳纳米管两端间的温差创造出的声子通量也能驱动这个马达。

 

　　之前，科学家已开发出基于碳纳米管的其他纳米马达，包括类似于碳纳米管风车结构的多壁碳纳米管。然而，以往这些以静电力驱动的设计需要金属板与闸道，这些在新设计中都不再需要。研究人员希望，未来碳纳米管风车的效率与简洁将能提供超越静电与其他纳米马达的优势。

 

　　左上图中a为纳米马达，b为纳米风车，红色的内部碳纳米管基于电子风旋转。纳米马达与金电极接触，扮演电子存储器的作用，与此同时纳米风车一端与汞电极接触。