據美國物理學家組織網1月18日報道，加州大學聖迭戈分校的科學家設計並製造出了一種新型微型馬達，可在強酸環境中利用氫氣氣泡進行驅動，而無需額外燃料。這種微型馬達能在pH值很低的情況下，以每秒鐘1000微米左右的速度行進，因而得名“微型火箭”，能夠廣泛應用於生物醫學和工業領域，如探測胃中的酸度變化等。相關研究發表在近期出版的《美國化學學會會刊》上。

　　此前，科研人員已設計出多種自驅動的微型馬達，其中許多都是以氧氣氣泡作為推動力，這需要高濃度的過氧化氫作為輔助燃料。同時，由於高濃度的過氧化氫對人體有害，因而制約了它們的實際應用，尤其是在生物醫學領域的使用。

　　這款“微型火箭”的外形為管狀，長約10微米，直徑介於2微米至5微米之間。研究人員利用普通的聚苯胺製成了“微型火箭”模板，隨後在其內表面上電鍍上薄鋅層。當“微型火箭”浸入高濃度的酸性溶液中，鋅就會失掉電子，並促進氫氣氣泡的産生。在此過程中，科學家也試用了鐵和鉛等金屬，但它們生成氣泡的效果都遠不如鋅。

　　試驗證明，“微型火箭”的速度會隨著溶液pH值的降低而上升。其最高的運行速度可達1050微米/每秒，由直徑為5微米的微型火箭在pH值為-0.2的狀態下實現。當pH值升至1.3時，其運行速度會下降至10微米/每秒。雖然“微型火箭”只適用於有限的pH值範圍，但科學家表示，它們可在pH值介於0.8至2.0之間的人類胃中發揮作用，同時它還可應用於人類的血清之中。

　　數據顯示，這些“微型火箭”的壽命可從10秒到2分鐘不等，具體取決於鋅的溶解速率。“火箭”所承載的鋅越多，溶液的pH值越高，它們的壽命也越長。

　　另外，“微型火箭”還能夠控制自己的移動方向，甚至被“拾起”並釋放所攜物質。這可通過在“火箭”的外表面沉積磁性層實現：通過磁性引導裝置去往該去的方向。研究團隊展示了“火箭”利用磁性機制“捕獲”聚苯乙烯“貨物”，並將其運輸到指定路徑，然後通過快速變化磁場方向將其釋放。

　　科學家表示，這是首個由化學物質提供動力而無需額外燃料的自驅動“微型火箭”實例。其最大優勢就是可利用周圍的酸性環境作為“燃料”，極大擴展自身的應用範圍，有望廣泛應用於生物醫學或工業領域，如靶標藥物傳送、納米成像和監控半導體加工等工業生産過程。此外，由於“微型火箭”的速度與溶液的pH值直接相關，這款裝置也可以用於pH值的感測，如探測胃中的酸度變化等。

　　科研人員稱，隨著進一步的改進和優化，他們希望“微型火箭”能適用於更加溫和的工作環境，並有效延長壽命。此外，他們還將通過探索更多的新材料，使微型馬達能適應更多的新環境。（張巍巍）