追逐光明的納米機器

掃描電子顯微鏡下的雅努斯樹“森林”。（南方周末資料圖/圖）

香港大學的科學家研發出了世界上第一款自動化的趨光納米機器，這種機器無需任何幫助就能夠在液體環境中游向有光的區域。由于其具有尺度小和自動化的特點，這種納米機器未來有望在很多領域取得應用。醫生有可能能夠將藥物引導到常規方法難以到達的組織和器官深處，大大提高藥物的治療效果。

從生命誕生的那一天起，追求光明的活動就從不鮮見。最常見的例子是一些藻類，這些微生物的趨光性使它們能更多地捕獲光，使它們有利于完成生存所必需的光合作用。長期以來，科學家對這種趨光性一直都抱有著濃厚的興趣。隨著材料科學和納米技術的飛速發展，很多科學家都看到了這種趨光性潛在的應用前景，因此一直在嘗試設計制造具有趨光性的微觀機器。

香港大學的科學家最近在這方面取得了重大的研究進展，研發出了世界上第一款自動化的趨光納米機器，這種機器無需任何幫助就能夠在液體環境中游向有光的區域。由于其具有尺度小和自動化的特點，這種納米機器未來有望在很多領域取得應用。這項研究最近發表在了國際頂級科學期刊《自然納米技術》雜志上。

納米級的“雅努斯樹”

領導這項研究的是香港大學化學系的材料科學家唐晉堯。他實驗室的科學家主要使用了兩種半導體材料來制造這種納米尺度的趨光機器（制造這種趨光機器實際上用了不止兩種材料。但其它材料用量很少，涉及的原理也較復雜，本文不贅述）：硅和二氧化鈦。這種納米趨光機器的外觀很特別，非常像一棵樹。整個機器包括“樹干”和“樹冠”兩部分。其中構成“樹干”的是硅材料，而“樹冠”則是由一根根的二氧化鈦納米線集中在“樹干”的一端組成的。由于整棵樹的兩端由兩種不同的材料構成，因此科學家們把這種“樹”稱作“雅努斯納米樹”（Janus Nanotrees）。其中的“雅努斯”這個詞貼切地借用了古羅馬神話中羅馬人的保護神雅努斯的名字，因為在羅馬神話中雅努斯被刻畫為擁有背靠背的兩張面孔。

在制造這種雅努斯樹時，科學家首先通過蝕刻反應在一張硅片上刻出一根根聳立的“樹干”，隨后會把少量的二氧化鈦作為“種子”“點”到硅“樹干”的一端，并通過特定的反應讓構成“樹冠”的二氧化鈦納米線一點點地從“樹干”