Kuinka "Molecular Legot" avaavat oven todelliselle nanoteknologialle

Mainos

Robotit ovat siistejä. Robotit, jotka toimivat molekyylitasolla? Ne ovat vielä siistimpiä – ja niiden saavuttamiselle ei ole rajaa.

Vaikka tiede on kiehtonut maailman mahdottoman pienistä rakennuspalikoista satojen vuosien ajan, se on ollut vasta 1980-luvulla tieteellinen ymmärrys ja teknologinen kehitys on todella mahdollistanut nanotieteen olevan aktiivinen tutkimusala.

Olemme tottuneet ajattelemaan vaikuttavia robotteja uskomattoman suuriksi tai uskomattoman monimutkaisiksi, mutta uusiksi ja jännittävä kehitys on jättänyt nanorobotiikan valmiiksi määrittelemään täysin uudelleen monet tieteenalat ja teknologiaa.

Kuinka pienistä me puhumme, tarkalleen?

Nanorobotiikka käsittelee materiaaleja molekyylitasolla ja pienempiä, mikä tarkoittaa, että nanorobotit työskentelevät yksittäisten atomien, proteiinien, molekyylien ja solujen kanssa.

Yksi helpoimmista tavoista ymmärtää, miksi nanotiede on niin tärkeä, on ajatella kaikkia näitä nanoskooppisia atomeja LEGO-palikoina.

Aivan kuten LEGOa, atomeja ja molekyylejä voidaan yhdistää lukemattomilla tavoilla luomaan mitä tahansa luonnossa, ja tämä kyky avaa oven kirjaimellisesti kaikkiin elämämme osa-alueisiin.

Jos LEGO-analogia ei toimi, Big Hero 6:n "mikrobotit" ovat toinen melko hyvä tapa käsitteellistää nanorobotit – muista vain, että nanorobotit ovat useita miljoonia kertoja pienempiä kuin kuvitteelliset mikrobotit!

Mitä nanorobotit tekevät?

Nanoteknologia on jo antanut meille mahdollisuuden tehdä vahvempia ja kestävämpiä materiaaleja manipuloimalla molekyylirakenteita, ja on ollut liikkeellepaneva voima monien nykyaikaisten tekniikoiden takana (mukaan lukien muovikalvo, josta kannettava tietokone tai puhelin muodostuu näyttö!).

Nanoroboottisella tutkimuksella on erilainen painopiste, ja sen sovellukset ovat paljon jännittävämpiä.

Viimeaikaiset tutkimuksen läpimurrot ovat luoneet nanorobotteja, jotka pystyvät suorittamaan erittäin erikoistuneita toimintoja nanoskooppisella tasolla. Jotkut nanorobotit toimivat kytkiminä, toiset pumppuina ja toiset moottoreina, jotka voivat ajaa nanorobotin avaruuden ja nesteen läpi.

Näitä petollisen yksinkertaisia ​​molekyylikoneita voidaan käyttää mukautettujen polypeptidien rakentamiseen aminohapoista; hyödyntää huolellisesti ajoitettuja kemiallisia reaktioita "kävellä" ympäristöissä, jotka ovat liian pieniä tai vihamielisiä muille mekanismeille; ja toimii reittinä avainmolekyylien siirtämiseen paikasta toiseen.

Monet nanorobottien sovellukset määrittelevät jo uudelleen teknologian, lääketieteen ja ympäristötieteen – ja nanorobotit ovat todella lapsenkengissään, kun ottaa huomioon kaiken, mitä he voivat saavuttaa tulevaisuus!

Miltä nanorobottien tulevaisuus näyttää?

Nanorobot-tietokoneet

Nanorobot-kytkimiä on kehitetty vuodesta 1994, ja ne ovat valo- ja kemikaaliherkkiä ja antavat tekijöille mahdollisuuden vaikuttaa siihen, milloin ne suorittavat (tai eivät suorita) aiottua tehtäväänsä.

Toinen loistava kytkimien sovellus? Peruslaskentatehtävät.

Tällä hetkellä tutkijat työskentelevät koodatakseen tietoa nanoroboteissa samalla tavalla kuin isommassa tietokoneessa. Nanorobotit ovat jo pystyneet esiintymään muistin tallennus/hakutehtävät perustasolla, mutta lähitulevaisuudessa tällä tekniikalla luodaan korkeatiheyksisiä muistisoluja, jotka voivat tallentaa mahdottoman suuria määriä tietoa mahdottoman pieneen fyysiseen tilaan.

Nanorobot-syöpähoidot

Nanoteknologia muuttaa lääketiedettä Kuinka nanoteknologia muuttaa lääketieteen tulevaisuuttaNanoteknologian mahdollisuudet ovat ennennäkemättömät. Todelliset universaalit kokoajat tuovat aikaan syvän muutoksen ihmisen tilassa. Tietysti siihen on vielä pitkä matka. Lue lisää , ja se muuttuu nopeasti. Nanorobotit tarjoavat lääkäreille mahdollisuuden hoitaa sairauksia niiden molekyylilähteestä, ja tämä mahdollisuus on vertaansa vailla markkinoilla olevissa lääkkeissä.

Tietylle valon aallonpituudelle herkkiä nanorobot-kytkimiä harkitaan käytettäväksi syövän hoidossa. Yksi mahdollinen hoitomuoto on liian vaarallinen käytettäväksi nykyisessä muodossaan, koska se ei voi tehdä eroa syöpäsolujen ja ei-syöpäsolujen välillä.

Borowiak et ai ehdottavat, että jos hoitoon sisällytettäisiin valoherkkä nanorobottikytkin, niinkin pieni alue, jonka leveys on 10 mikrometriä, voitaisiin kohdistaa valonlähteellä. Valo saattaisi nanorobotin kytkimen "kääntämään", aktivoiden yhdisteen tavalla, joka eliminoisi vain kohdistetut syöpäsolut ja antaisi terveille soluille mahdollisuuden selviytyä. Mikä vielä parasta, jos nämä kytkimet olisivat uudelleenkäytettäviä, tämä voisi vähentää huomattavasti invasiivisten toimenpiteiden määrää syöpähoitoa saavien henkilöiden joutumiseen!

Nanorobot, M.D.

Toinen jännittävä lääketieteellinen potentiaali on vahvasti riippuvainen nanorobottimoottoreista, joita voidaan ohjata kaukaa ja toimittaa lääkkeet tarkkaan paikkaan kehossa. Nämä moottorit valmistetaan tyypillisesti luomalla kemiallinen reaktio, joka ajaa robotin nesteen läpi. Viime aikoihin asti nämä moottorit luottivat usein kemiallisiin reaktioihin, jotka eivät olleet turvallisia ihmisten käyttöön.

Viimeaikainen kehitys nanorobottimoottoreissa by Gao et ai ovat tehneet niistä paljon turvallisempia! Pieniä nanorobottimoottoreita voidaan luoda saattamalla putken muotoisen nanorobotin moottorin sinkkiydin reagoimaan mahalaukun kanssa happo – turvallinen kemiallinen reaktio, joka voi mahdollistaa lääkkeen toimittamisen mahalaukun limakalvolle nopeasti. Toistaiseksi tätä menetelmää on testattu vain rotilla, mutta toistaiseksi tutkimukset ovat lupaavia.

Kehitetään myös magneettisia nanorobotteja, jotka voivat nopeasti (sekunneissa!) kuljettaa lääkkeitä verenkiertoon magneettikentän avulla (näkyy alla olevassa videossa)

Nanorobotit ympäristössä

Monet nanorobottien tutkimukset keskittyvät prosessien pienentämiseen, mutta yhtä arvokasta on myös niiden vaikutusten tarkastelu makromittakaavassa. Sadat tuhannet mikroskooppiset nanorobotit, jotka työskentelevät yhdessä koordinoidusti, voivat olla ainoa toivomme säästää ympäristöä 5 tapaa, joilla tekniikka säästää ympäristöäTeknologiaa pidetään usein ekologian vastaisena konnana – mutta tiesitkö, että edistyksellistä teknologiaa käytetään tällä hetkellä huippuluokan luonnonsuojelussa? Lue lisää .

Huomattava osa ympäristön nanoteknologian tutkimuksesta keskittyy siihen, voivatko nanorobotit olla hyödyllisiä saastumisen korjaamisessa. Saastuminen on saavuttanut kriisitason paikoissa, kuten Kiinassa, ja riittävän kevyet nanorobotit voivat nousta ilmaan sitoa saasteita nanoskooppisella tasolla tai käyttää päästöjä tuottavissa tehtaissa saastumisen pysäyttämiseksi lähde.

Samoin on toivoa, että kehitetään nanorobotteja, joita voidaan vapauttaa massalla torjumaan katastrofeja, kuten öljyvuotoja. Viimeaikaisen työn ansiosta nanobotit opetetaan toimimaan kollektiivisesti, on mahdollista, että jokainen nanorobottimoottori voi selviytyä yksittäisiä öljymolekyylejä työskennellessään yhteistyössä kaikkien muiden samaa varten julkaistujen nanobottien kanssa tarkoitus.

Viimeinen uskomaton mahdollisuus, jonka nanoteknologia tarjoaa luonnollisessa ympäristössä, on niiden mahdollisuudet luoda puhdasta juomavettä. Monet alueet maapallolla kärsivät tällä hetkellä tuoreen, turvallisen juomaveden puutteesta – ongelman, jonka nanorobotit saattavat pystyä ratkaisemaan. On täysin mahdollista, että nanorobotit pystyvät poistamaan bakteerit ja muut epäpuhtaudet epäpuhtaista vesilähteistä, mikä voi säästää valtavan määrän ihmishenkiä.

On olemassa paljon työt, jotka tulevat robottien haltuun Mitä tapahtuu, kun robotit voivat tehdä kaikki työt?Robotit tulevat älykkäämmiksi nopeasti – mitä tapahtuu, kun he voivat tehdä jokaisen työn paremmin ja halvemmalla kuin ihmiset? Lue lisää , mutta ihmiset eivät enää riitä ympäristössä tehtävään työhön, joten on jännittävää nähdä, että koko ala saatetaan elvyttää nanoteknologian avulla!

Nanorobotit urheilussa

Tiedemiehet ovat suosikkiihmisiäni. Ne vain ovat.

Tiede- ja teknologiainstituutin tutkijat (NIST) ovat kehittäneet nanorobotteja, jotka voivat pelata kiinteää jalkapallopeliä käyttämällä riisinjyvää peltoalueenaan ja palloa, jonka leveys on pienempi kuin ihmisen hius. Nanorobotteja ohjataan magneettikentillä tai elektronisilla signaaleilla ja ne on valmistettu materiaaleista, kuten alumiinista, kullasta ja piistä.

Haluaisin uskoa, että tämä oli heidän päämääränsä, mutta totuus on, että tällaiset pelit auttavat tutkijoita mittaamaan mihin nanorobotit pystyvät (mukaan lukien ketteryys, ohjattavuus ja reagointikyky) ja hienosäätämään niitä design.

Mitä muuta on Horisontissa?

Yksi nanoteknologian jännittävimmistä osista on se, että tieteen osalta olemme tuskin raapuneet pintaa sen potentiaalista viimeisen kolmenkymmenen vuoden aikana.

Ajatus näiden nanorobottien mahdollisista vaikutuksista on inspiroivaa, uskomatonta… ja myös hieman pelottavaa. Siellä on paljon robottien vastainen tunne maailmassa HitchBotin kuolema osoittaa, että Yhdysvallat ei ole valmis roboteille Lue lisää , ja se ulottuu ehdottomasti nanoroboteihin. Nanoteknologian kriitikot ilmaisevat usein huolensa nanorobottien käytöstä vaikuttamaan kielteisesti ihmisten terveyteen ja niiden mahdollisuuksista aseena.

Tämä kritiikki on pätevää, ja on tärkeää varmistaa, että nanoteknologian voimia käytetään hyvään eikä pahaan.

Eikö tässä tapauksessa kuitenkaan nanorobottien hyöty ihmisten terveydelle, teknologialle, ympäristölle ja mikroskooppiselle urheilulle ole ehdottomasti suurempi kuin riskit?

Mikä on mielestäsi nanoteknologian jännittävin käyttö? Onko sinulla huolenaiheita sen käytöstä?

Kuvan luotto: Lego DNA kirjoittanut Michael Knowles Flickrin kautta Mirexon Shutterstock.comin kautta; ktsdesign Shutterstock.comin kautta