Kako „Molekularni legosi“ otvaraju vrata istinskoj nanotehnologiji

Oglas

Roboti su cool. Roboti koji djeluju na molekularnoj razini? Oni su čak i hladniji - i nema ograničenja u onome što bi mogli postići.

Iako je znanost već stotinama godina fascinirana nemogućim malim blokovima svijeta, to je tek prošlo 1980-ih da su znanstveno razumijevanje i tehnološki razvoj doista omogućili nanoznanost kao aktivno istraživačko polje.

Navikli smo razmišljati o impresivnim robotima kao nevjerojatno velikim ili nevjerojatno složenim, ali novim i uzbudljivi događaji ostavili su nanorobotike spremne da u potpunosti redefiniraju mnoga područja znanosti i tehnologija.

Koliko tačno razgovaramo?

Nanorobotika se bavi materijalima na molekularnoj razini i manjim, što znači da nanoroboti rade s pojedinim atomima, proteinima, molekulama i stanicama.

Jedan od najjednostavnijih načina za razumijevanje zašto je nanoznanost toliko važna jest misliti na sve te nanoskopske atome kao LEGO blokove.

Kao i LEGO, atomi i molekule mogu se kombinirati na bezbroj načina da se stvori bilo što u prirodnom svijetu, a ovaj kapacitet otvara vrata za doslovno utjecaj na svaki aspekt našeg života.

Ako analogija LEGO ne funkcionira, "MicroBots" Big Hero 6 još je jedan dobar način za konceptualiziranje nanoroboti - samo se sjetite da su nanoroboti nekoliko milijuna puta manji od izmišljenih microbots!

Što rade nanoroboti?

Nanotehnologija nam je već omogućila da napravimo jače i trajnije materijale manipuliranjem molekularnim strukturama, i je pokretačka snaga mnogih modernih tehnologija (uključujući plastični film koji čini vaše prijenosno računalo ili telefon zaslon!).

Nanorobotska istraživanja imaju drugačiji fokus, a njegove su primjene uzbudljive.

Nedavna otkrića istraživanja stvorila su nanorobote koji su u stanju obavljati visoko specijalizirane funkcije na nanoskopskoj razini. Neki nanoroboti djeluju kao prekidači, drugi kao pumpe, a drugi kao motori koji mogu pokretati taj nanorobot kroz svemir i kroz tekućinu.

Ovi varljivo jednostavni molekularni strojevi mogu se koristiti za izgradnju prilagođenih polipeptida iz aminokiselina; koristiti pažljivo tempirane kemijske reakcije da "hodaju" kroz okruženje suviše sitne ili previše neprijateljske za druge mehanizme; i djeluju kao put za prijenos ključnih molekula s jednog mjesta na drugo.

Mnoge primjene nanorobota već redefiniraju tehnologiju, medicinu i znanost o okolišu - i nanoroboti su stvarno u povojima kada razmotrite sve što bi mogli postići u budućnost!

Kako izgleda budućnost nanorobota?

Nanorobot Računala

Nanorobot sklopke su u razvoju od 1994. godine koje su osjetljive na svjetlost i kemikalije, što stvara kreativce utjecajem na vrijeme kada (ili ne obavljaju) željenu funkciju.

Još jedna sjajna primjena sklopki? Osnovni računski zadaci.

Trenutno istraživači rade na kodiranju podataka u nanorobotima na isti način kao u većem računalu. Nanoroboti su već uspjeli nastupiti zadatci za pohranu / pretraživanje memorije na osnovnoj razini, ali u bliskoj budućnosti ova će se tehnologija koristiti za stvaranje memorijskih ćelija velike gustoće koje mogu pohraniti nemoguće velike količine informacija u nemoguće mali fizički prostor.

Nanorobot tretmani raka

Nanotehnologija mijenja medicinu Kako nanotehnologija mijenja budućnost medicinePotencijal za nanotehnologiju je bez presedana. Pravi univerzalni monteri će dovesti do dubokog pomaka u ljudskom stanju. Naravno, još je dug put. Čitaj više i mijenja se brzo. Nanoroboti nude liječnicima šansu za liječenje bolesti na njihovom molekularnom izvoru, a ova je mogućnost neusporediva s bilo kojim lijekom na tržištu.

Nanorobot prekidači koji su osjetljivi na određenu valnu duljinu svjetlosti uzimaju se u obzir u liječenju raka. Jedan potencijalni tretman je u sadašnjem obliku preopasan da bi se koristio jer ne može razlikovati stanice karcinoma i ne-kancerogene.

Borowiak i sur sugeriraju da ako je u tretman uključen prekidač nanorobota osjetljiv na svjetlost, područje veličine 10 mikrometara moglo bi se ciljati s izvorom svjetlosti. Svjetlost bi prouzročilo da prekidač nanorobota "okrene", aktivirajući spoj na način koji će eliminirati samo ciljane stanice karcinoma, dok zdravim stanicama dopušta opstanak. Najbolje je da, ako bi se ovi prekidači mogli višekratno upotrijebiti, to bi moglo umanjiti količinu invazivnih postupaka s kojima bi se netko trebao podvrgnuti liječenju raka!

Nanorobot, M.D.

Drugi uzbudljivi medicinski potencijal uvelike se oslanja na motore s nanorobotima kojima se može kontrolirati iz daljine kako bi se lijekovi isporučili na točno mjesto u tijelu. Ovi se motori obično izrađuju stvaranjem kemijske reakcije, koja robota vodi kroz tekućinu. Donedavno su se ovi motori često oslanjali na kemijske reakcije koje nisu bile sigurne za ljudsku upotrebu.

Najnovija dostignuća u nanorobot motorima od strane Gao i sur učinili su ih mnogo sigurnijima! Sitni nanorobot motori mogu se stvoriti reakcijom cinkaste jezgre nalik na cijevi na nanorobotu sa želucem kiselina - sigurna kemijska reakcija koja može omogućiti brzo liječenje sluznice želuca. Do sada je ovaj postupak testiran samo na štakorima, ali za sada su studije obećavajuće.

Također se razvijaju magnetski nanoroboti koji mogu brzo (u nekoliko sekundi!) Isporučiti lijekove kroz krvotok uz pomoć magnetskog polja (prikazano u videu ispod)

Nanoroboti u okolišu

Mnogo istraživanja nanorobota usredotočeno je na to da se procesi smanje, ali jednaka je vrijednost i ako se pogleda njihov utjecaj na makro skali. Stotine tisuća mikroskopskih nanorobota koji rade zajedno u koordiniranom naporu mogu nam biti jedina nada štedi okoliš 5 načina kako će tehnologija uštedjeti okolišNa tehnologiju se često gleda kao na antiekološkog negativca - no jeste li znali da se napredna tehnologija upravo sada koristi u najsuvremenijoj zaštiti? Čitaj više .

Značajna količina ekoloških nanotehnoloških istraživanja usmjerena je na to mogu li nanoroboti biti od koristi za popravljanje zagađenja. Zagađenje je doseglo razinu krize u mjestima poput Kine, a nanoroboti dovoljno svjetla da se podignu u zrak uhvatiti zagađivače na nanoskopskoj razini ili biti raspoređen u tvornicama koje proizvode emisije kako bi se zaustavilo onečišćenje na njegovoj izvor.

Slično tome, postoji nada da će se razviti nanoroboti koji će se masovno moći oslobađati u borbi protiv katastrofa poput izlijevanja nafte. Nedavnim radom koji podučava nanobotove da djeluju kolektivno, moguće je da bi se svaki nanorobot motor mogao nositi pojedinačne molekule ulja dok surađuju sa svim ostalim nanobotsima izdanima za iste Svrha.

Konačna nevjerojatna prilika koja se predstavlja s nanotehnologijom u prirodnom okruženju je njihov potencijal stvaranja čiste pitke vode. Mnoga područja na Zemlji trenutno trpe zbog nedostatka svježe, sigurne vode za piće - problem koji bi nanoroboti mogli riješiti. Sasvim je moguće da će nanoroboti moći ukloniti bakterije i druge onečišćujuće tvari iz nečistih izvora vode, što će im spasiti ogroman broj života.

Postoji mnogo poslovi koje će preuzeti roboti Što se događa kada roboti mogu obaviti sve poslove?Roboti postaju pametniji brzo - što se događa kad svaki posao mogu raditi bolje i jeftinije od ljudi? Čitaj više , ali ljudi više nisu dovoljno kada je u pitanju posao koji treba obaviti u okolišu, pa je uzbudljivo vidjeti kako će se cijelo ovo polje oživjeti nanotehnologijom!

Nanoroboti u sportu

Znanstvenici su mi najdraži ljudi. Oni jednostavno jesu.

Znanstvenici Nacionalnog instituta za znanost i tehnologiju (NIST) razvili su nanorobote koji mogu igrati solidnu nogometnu igru ​​koristeći zrno riže kao svoje polje i loptu s širinom manjom od ljudske dlake kao njihove lopte. Nanoroboti su kontrolirani magnetskim poljem ili elektronskim signalima i izrađeni su od materijala poput aluminija, zlata i silicija.

Volio bih vjerovati da je to bio njihov krajnji cilj, ali istina je da igre poput ove pomažu znanstvenicima da mjere za što su sposobni nanoroboti (uključujući okretnost, manevriranje i fleksibilnost) i za precizno podešavanje oblikovati.

Što je drugo na horizontu?

Jedan od najuzbudljivijih dijelova nanotehnologije je taj, što se znanosti tiče, u posljednjih trideset neobičnih godina jedva smo izgrebali površinu o njegovom potencijalu.

Razmišljanje o potencijalnom opsegu utjecaja koje bi ovi nanoroboti mogli imati, nadahnjujuće je, nevjerojatno… i pomalo zastrašujuće. Tamo je puno anti-robot sentiment u svijetu HitchBot's Demise dokazuje da SAD nisu spremne za robote Čitaj više , i definitivno se proteže na nanorobote. Kritičari nanotehnologije često izražavaju zabrinutost zbog nanorobotova koji se koriste za negativan utjecaj na zdravlje ljudi i njihov potencijal kao oružja.

Ove kritike su valjane i bit će važno osigurati da se moći nanotehnologije koriste u dobro, a ne u zlo.

No, u ovom slučaju, zar dobro koje proizlazi iz nanorobotova za zdravlje ljudi, tehnologiju, okoliš i mikroskopske sportove definitivno ne nadmašuje rizike?

Što mislite, što će najuzbudljivije koristiti nanotehnologija? Imate li zabrinutosti oko njegove uporabe?

Kreditna slika: Lego DNA Michael Knowles preko Flickr, Mirexon putem Shutterstock.com; ktsdesign putem Shutterstock.com