在日本名古屋大學的實驗室裏,科學家最近把嚴肅的實驗室變成了"遊戲廳"。他們用高能電子束當"遙控器",發射出的子彈只有奈米級大小(一奈米大致相當於頭發絲粗細十萬分之一),開發出了世界上最小的射擊遊戲。
不過,這可不是科學家在摸魚,而是一項可能改變未來的新科技,是朝著開發將虛擬物件與真實奈米材料無縫整合的電腦介面系統邁出的重要一步。

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為何打造奈米遊戲
透過這款遊戲,研究人員展示了他們所謂的「奈米混合現實」技術,這有點類似人們熟知的AR(增強現實)技術。
AR可以將虛擬資訊疊加到真實世界,從而實作真實與虛擬的融合互動,只不過「奈米混合現實」則是將數位虛擬物件與真實奈米世界無縫融合。

如何才能將這項技術透過直觀且吸引人的方式展示出來呢?
研究團隊想到了電子遊戲。作為復古電子遊戲的愛好者,研究人員受經典街機遊戲的啟發,設計出了文章開頭提到的互動射擊遊戲。
只需要普通的遊戲控制手柄,任何玩家都可以操作這款小遊戲。它的工作原理也非常巧妙,整個遊戲區域實際上在一塊矽氮基板上。
操作手柄時,手柄實際上會移動矽氮基板下方的電子束。電子束會顯現出代表虛擬宇宙飛船的三角形圖案。如果玩家按下「開火」的按鍵,電子束就會激發出奈米級的點狀圖案,這時三角形飛船也就發射出了奈米級的子彈。
在這個遊戲裏,三角形飛船和射出的奈米級子彈,就如同AR技術中疊加在真實世界裏的虛擬標簽或物件。那麽虛擬的飛船和子彈為何能推動直徑只有幾微米的實體聚苯乙烯球呢?
原來,這些電子束就像看不見的手,能夠產生電場,可以被用來控制微小物體的運動。
正因如此,在這個小射擊遊戲裏,玩家才能透過看到的畫面,控制虛擬的飛船,發射子彈,推動真實存在的聚苯乙烯球。
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未來的前景
好在,遊戲公司不用擔心這款奈米級的小遊戲會成為他們的競爭對手,這也不是研究團隊的真正目的。
他們更希望借此展示無需物理接觸就能移動微小物體的新技術。未來,它也可用於組裝生物分子或奈米機器,並有望套用於奈米技術和生物醫學工程,比如將藥物引導至生物體內的病毒和細菌。
目前,此項研究成果已經發表在【日本套用物理學雜誌】。
參考資料:
[1]https://phys.org/news/2025-02-world-smallest-video-game-nanoscale.html
[2]https://newatlas.com/games/world-smallest-video-game-nanoscale/
編譯:文星
策劃:劉穎 張超李培元 普都
稽核:國家奈米科學中心研究員 聶廣軍