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奈米期末報告
主題:奈米鑷子
組長:張龍右49914110
組員:謝明翰49914005
奈米鑷子
(nano-tweezer)
• 哈佛大學的Philip Kim
博士及Charles M.
Lieber教授製造
• 以奈米機電技術做成針
尖型電極，兩根奈米碳
管固定於其上
• 電極上電壓增加至某一
數值時，兩根奈米碳管
會如同鑷子般密合靠近
• 電壓下降時，鑷子會再
打開
• 可做為奈米結構的操縱
工具或檢測探針
奈米鑷子
以外加電壓控制壓電材料厚度，而改變鑷子距
離，可夾取大腸桿菌。
奈米鑷子操作實況
各
電
壓
奈
米
碳
管
夾
取
幅
度
奈
米
鑷
子
夾
取
聚
苯
乙
烯
粒
子
實
例
奈米鑷子-奈米機械的得力工具
美國哈佛大學研製出一種新型的微
型工具 ，它成功抓住了直徑約500nm的
聚苯乙烯原子團，人們稱它為奈米鑷子。
這種鑷子用來撥弄生物細胞，製造奈米
機械，進行顯微外科
手術，也可以從大量纏住的
導線上取下20nm線寬的半
導體線寬等等。
這種鑷子的工作端是一對由電控制
的奈米碳管。由於奈米碳管不僅強度高，
而且導電性好，因此也可用於測量性能，
例如測量奈米組織的電阻。奈米鑷子也
可用於微電路分析。
奈米鑷子是在一個圓錐型的直徑約
單
100nm的微型滴管內外壁沉
一
端
積金電極製成的，鑷子的每
奈
米
鑷
個臂則是用一束像蔥一樣的
子
同心層奈米碳管製成的。而
這些同心層中的一層用導電的膠黏在每
根電極上。
奈米鑷子用電操作。通過
改變所加電壓的大小，可增加
或減少鑷子之間的吸力即夾東
西的力量。鑷子的兩臂在電壓
達到8.5V時可完全合攏，而加
較低的電壓時，鑷子兩臂間可
留下一定的間隙。現在製成的
實驗性奈米鑷子，臂的寬度約
50nm，長度越4um。
而如果直接在電極上沉積單層
奈米管，就可能生產出足以抓
住單個分子的微型鑷子。
奈米碳管鑷子具有操控單一奈米粒子的能
力，並可藉此創造出新的奈米粒子製程
藉由有兩端奈米碳管鑷子的特徵，也可用
來量測物體的電性
比較﹕化學鑷子
日本科學家曾經研製出一
對化學鑷子也能一次夾起一個
分子，但這種化學鑷子只能識
別和緊緊夾住「特定的分子」
(例如﹕糖分子…等)，對其它
分子則就無能為力了。
奈米鑷子的功用
所謂分子機器，可以理解為具有
運動零件，而且能做有用功的分子或
分子複合物。自然界主要依賴蛋白質
和核酸為分子機器的零件，最近報導
的朗訊貝爾實驗室和牛津大學合作製
成的「分子鑷子」 就是由DNA鏈組成
的，有的報導將其稱之為「 DNA馬達」
DNA鑷子
如果有一種超微型
鑷子，能夠鉗起分子或
原子並對它們隨意組合，
製造奈米機械就容易多
了。科學家在10日出版
的英國《自然》雜志上
報告說，他們用DNA製
造出了一種奈米級的鑷 (結合成V字形的DNA鏈)
子。
這個鑷子由3股DNA分子組成，分
別稱其為A、B、C，A居中，A鏈的大約
一半與B纏繞，另一半與C纏繞，形成雙
股，B、C的另一半是單股約由24個鹼基
組成，自由懸浮在溶液中。A鏈的中間
仍有4個鹼基部分為單股，大約為7nm長，
其剛性比纏成雙股的部分弱得多，因而
成為形如鑷子的ABC分子複合物的可以
開合的合頁。
當加入另一股DNA(稱為F)到溶液中，F
能與B、C的自由部分相結合時，就能把B、C
鏈的具有剛性的AB、AC部分靠攏在一起，如
鑷子閉合。實驗顯示，加入F後，B、C靠近
了6nm，，由於F驅動了鑷子的運動，因此而
被稱之為「燃料 」。移去F後，B、C又復原
到原來的狀態。實驗中進行了7次這樣的操作。
移去F的方法是在溶液中加入一種稱為F’的
DNA，他與F一樣有56個鹼基，而且，它與F
的相互作用強於F與B及C的作用。
這些研究者認為由於F與鑷子是
依特定序列相結合的，因此，F既是
燃料，又是資訊傳遞的載體，可以
用於定位一個複雜機器的零件，或
者在不同機器之間傳遞資訊。這種
特定的系列允許許多類似的機器使
用相同的通用設計，而用不同的燃
料DNA鏈控制。
(b)
(a)
(c)
圖1-15 由3股DNA分子組成的「鑷子」
(a)A鏈居於中間，分別於B、C互相纏繞
(b)外加的另一條鏈F與B的另一段纏繞
(c)F與C纏繞而使鑷子閉合
結語
想像一種強而有力得技術，能製成精
密的機件、修護生物的細胞、產生人工智
慧、促成便宜的太空旅行、提供乾淨豐富
的能源以及重建我們的環境:一種非常方便
的技術，能讓每個人各取所需；一種影響
深遠的技術，能徹底地改變我們的經濟和
政治體系；一種如此臨近的技術，使大多
數的人金生就會看到它的衝擊。這就是奈
米科技對我們的影響
報告結束
END
謝謝大家