如果你希望你的iPhone运行速度更快，就得让它缩小。设备体积越大，电流在回路中传导需要的时间就越长。但是电路缩得太小也有问题。在非常小的尺度里，物理定律会变得不同寻常，因此较大设备的缩小版本可能无法正常工作。现在，科学家们可能在解决这个难题上有了一点进展，他们创造了世界上最小的机械开关――只有两个原子组成。

 

　　多年以来，硅芯片上的电阻、电容、晶体管已经变得越来越小，但是随着它们的更新换代，进一步缩小尺寸的难度也逐渐增加。纳米技术也许有一天能帮助研究人员制造出原子尺度的设备，完成与它们对应的大号设备的功能。例如，有些专家建议可以把纳米机器人输入人体去寻找和摧毁癌细胞。且不论如何实现这个伟大理想，仅是使其具有可行性，物理学家们就还需要在操控单个原子和分子的工作上有所进展。

 

　　英国诺丁汉大学的纳米物理学家亚当·斯威特曼（Adam Sweetman）和他的同事们走出了第一步，开始制造一种原子尺度的切换开关，它相当于一个微型光开关。研究人员们使用了一种动态力显微镜，它的探针针头仅有一个单原子厚度，用来从样品表面吸附、取出或前后滑移单个原子，并测量这些原子的反应。他们修饰了一种特殊的硅，其表面覆盖着一层被称为二聚体的哑铃形原子对。这些二聚体以一定角度坐落在硅表面，其中的一个原子比其他原子稍突出一些。如果二聚体以另一种方式倾斜，硅原子的导电率也会略微发生变化。在室温下，二聚体像一个小跷跷板一样持续地前后摆动，但当它们被冷冻在绝对零度及以上120摄氏度范围之间时，就会保持一个姿态并不动，除非被干扰。已有研究人员发现，一股微小的电流可以翻转二聚体，因此斯威特曼和他的同事们决定通过逆向过程制造一种开关，通过机械翻转二聚体来控制电流。

 

　　在最近发表于《物理评论快报》的研究报告中，研究人员称，他们将动态力显微镜的探针置于一个冷却至零下268摄氏度的硅样品表面某单独的二聚体中较低的原子上。二聚体和探针之间的引力使得该较低的原子向上运动，导致二聚体的姿态发生了改变。换句话说，他们扳动了开关，在不另造或破坏硅样品表面任何化学键的情况下，改变了它的导电性。而且，由于这两种状态是对称的，二聚体就可以通过抓住反面的原子扳回原状。理论上，这种机械开启和关闭电流或改变电流方向的方法，可能为所有纳米尺度的电路提供了一个关键的组成要素。

 

　　斯威特曼说，在实际运用中，利用这种开关来转换电流其实是高度复杂和困难的。一部分原因在于，这种极端精细的机械切换过程很难被工业化应用；另一方面则是因为被切换的电流可能会反过来再次翻转二聚体。如果纳米抗癌机器人真的会出现，也不会是在近期之内。

 

　　不过，在分子内对单化学键方向的控制能力已经成为了精密机械控制物质领域的新基准。加州大学洛杉矶分校的纳米系统科学家保罗·韦斯（Paul Weiss）表示，这项技术对更深入地研究单个原子对精密操作的反应有潜在参考价值。对于开关本身，他告诫道：“目前还不能下定论说这比现有的技术有优势，这项工作值得兴奋的地方在于对微型化极限的测试，而非技术进步。”