Как "Молекулярни легоси" отварят вратата към истинската нанотехнология

реклама

Роботите са готини. Роботи, които работят на молекулно ниво? Те са още по-готини - и няма ограничение за това, което биха могли да постигнат.

Докато науката е очарована от невъзможно малките градивни елементи на света в продължение на стотици години, това е само оттогава през 80-те години, че научното разбиране и технологичното развитие наистина позволиха нанонауката да бъде активно научно поле.

Свикнали сме да мислим за впечатляващи роботи като за невероятно големи или невероятно сложни, но нови и вълнуващите разработки са оставили нанороботиците готови да предефинират напълно много области на науката и технология.

Колко точно говорим точно?

Нанороботиците се занимават с материали на молекулно ниво и по-малки, което означава, че нанороботите работят с отделни атоми, протеини, молекули и клетки.

Един от най-лесните начини да разберете защо нанонауката е толкова важна е да мислите за всички тези наноскопични атоми като LEGO блокове.

Подобно на LEGO, атомите и молекулите могат да се комбинират по безброй начини за създаване на каквото и да е в естествения свят, а този капацитет отваря вратата за повлияване на буквално всеки аспект от нашия живот.

Ако аналогията на LEGO не работи, „MicroBots“ на Big Hero 6 са друг доста добър начин за концептуализация нанороботи - само не забравяйте, че нанороботите са няколко милиона пъти по-малки от фиктивните microbots!

Какво правят нанороботите?

Нанотехнологиите вече ни позволиха да правим по-здрави и трайни материали чрез манипулиране на молекулни структури и е движеща сила за много съвременни технологии (включително пластмасовото фолио, което съставя вашия лаптоп или телефон екран!).

Нанороботичните изследвания имат различен фокус и приложенията му са много по-вълнуващи.

Последните пробиви в научните изследвания създадоха нанороботи, които са в състояние да изпълняват високоспециализирани функции на наноскопско ниво. Някои нанороботи действат като превключватели, други като помпи, а други като двигатели, които могат да задвижват този наноробот в пространството и през течността.

Тези измамно прости молекулни машини могат да бъдат използвани за изграждане на персонализирани полипептиди от аминокиселини; използвайте внимателно химически реакции, за да „се разхождате“ из околната среда, прекалено малки или твърде враждебни за други механизми; и действат като път за прехвърляне на ключови молекули от едно място на друго.

Множеството приложения на нанороботите вече предефинират технологиите, медицината и науката за околната среда - и нанороботите наистина са в ранна детска възраст, когато вземете предвид всичко, което биха могли да постигнат в бъдеще!

Как изглежда бъдещето на нанороботите?

Nanorobot Компютри

Нанороботовите превключватели са в процес на разработка от 1994 г., които са чувствителни към светлина и химикали, като създават влияние на създателите, когато те изпълняват (или не изпълняват) предвидената им функция.

Друго страхотно приложение на превключватели? Основни компютърни задачи.

В момента изследователите работят за кодиране на информация в нанороботи по същия начин, както при по-голям компютър. Нанороботите вече са успели да изпълнят задачи за съхранение / извличане на памет на основно ниво, но в близко бъдеще тази технология ще бъде използвана за създаване на клетки с памет с висока плътност, които могат да съхраняват невъзможно големи количества информация в невъзможно малко физическо пространство.

Наноробот Лечение на рак

Нанотехнологиите променят медицината Как нанотехнологията променя бъдещето на медицинатаПотенциалът за нанотехнологиите е безпрецедентен. Истинските универсални асемблери ще доведат до дълбока промяна в човешкото състояние. Разбира се, има още дълъг път. Прочетете още , и се променя бързо Нанороботите предлагат на лекарите възможността да лекуват заболявания при техния молекулярен източник и тази възможност е несравнима с всяко лекарство на пазара.

Нанороботовите превключватели, които са чувствителни към определена дължина на вълната на светлината, се считат за използване при лечение на рак. Едно потенциално лечение е твърде опасно, за да се използва в сегашната му форма, тъй като не може да различава ракови и неракови клетки.

Borowiak et al предполагат, че ако в лечението е бил включен светлочувствителен нанороботен превключвател, площ, по-малка от 10 микрометра, би могла да бъде насочена към източник на светлина. Светлината би накарала превключвателя на наноробота да се „обърне“, активирайки съединението по начин, който ще елиминира само насочените ракови клетки, като същевременно ще позволи на здравите клетки да оцелеят. Най-хубавото е, че ако тези превключватели бяха за многократна употреба, това може значително да намали количеството инвазивни процедури, с които някой трябва да се подложи на лечение на рак!

Nanorobot, M.D.

Друг вълнуващ медицински потенциал разчита до голяма степен на нанороботните двигатели, които могат да бъдат контролирани от разстояние, за да доставят лекарства до точно място в тялото. Тези двигатели обикновено се правят чрез създаване на химическа реакция, която задвижва робота през течност. Доскоро тези двигатели често разчитаха на химични реакции, които не бяха безопасни за човешка употреба.

Последни разработки в нанороботните двигатели от Gao et al направиха ги много по-безопасни! Малки нанороботни двигатели могат да бъдат създадени чрез реагиране на цинкова сърцевина на цилиндъра на наноробота с стомаха киселина - безопасна химическа реакция, която може да позволи бързо да се доставят лекарства в стомашната лигавица. Досега тази процедура е тествана само с плъхове, но засега проучванията са обещаващи.

Разработват се и магнитни нанороботи, които бързо (за секунди!) Могат да доставят лекарства през кръвния поток с помощта на магнитно поле (показано във видеото по-долу)

Нанороботи в околната среда

Много изследвания на нанороботите се фокусират върху намаляването на процесите, но има еднаква стойност и при разглеждането на тяхното влияние върху макромащаб. Стотици хиляди микроскопични нанороботи, които работят заедно в координирани усилия, може да са единствената ни надежда спестяване на околната среда 5 начина на техниката ще спестят околната средаТехнологията често се разглежда като антиекологичен злодей - но знаехте ли, че в момента се използва модерна технология при авангардно опазване? Прочетете още .

Значително количество изследвания за нанотехнологии в околната среда е фокусирано върху това дали нанороботите могат да бъдат полезни за отстраняване на замърсяването. Замърсяването достигна нива на криза на места като Китай и нанороботите, достатъчно леки, за да се издигнат във въздуха, може да са в състояние за улавяне на замърсители на наноскопично ниво или да бъдат разположени във фабрики за производство на емисии, за да се спре замърсяването в него източник.

По същия начин има надежда, че ще бъдат разработени нанороботи, които могат да бъдат пуснати масово за борба с бедствия като нефтени разливи. Чрез скорошна работа, обучаваща нанороботите да действат колективно, е възможно всеки нанороботен двигател да се справи отделни маслени молекули, докато работят съвместно с всички останали нанороботи, освободени за същото предназначение.

Последна невероятна възможност, която се представя с нанотехнологиите в естествената среда, е техният потенциал за създаване на чиста питейна вода. В момента много райони на Земята страдат от липсата на прясна, безопасна, питейна вода - проблем, който нанороботите може да могат да решат. Напълно е възможно нанороботите да могат да елиминират бактерии и други замърсители от нечисти водоизточници, което е възможно да спаси огромен брой животи.

Има много работни места, които ще бъдат поети от роботи Какво се случва, когато роботи могат да вършат всички задачи?Роботите стават все по-умни - какво се случва, когато могат да свършат всяка работа по-добре и по-евтино от хората? Прочетете още , но хората вече не са достатъчни, когато става въпрос за работата, която трябва да се свърши в околната среда, така че е вълнуващо да се види, че цялата тази област може да бъде съживена чрез нанотехнологиите!

Нанороботи в спорта

Учените са любимите ми хора. Те просто са.

Учени от Националния институт за наука и технологии (NIST) са разработили нанороботи, които могат да играят солидна футболна игра, използвайки зърно ориз като свое поле и топка с ширина, по-малка от човешка коса като тяхната топка. Нанороботите се контролират от магнитни полета или електронни сигнали и са изработени от материали като алуминий, злато и силиций.

Бих искал да вярвам, че това беше тяхната крайна цел, но истината е, че игри като тази помагат на учените да измерват на какво са способни нанороботите (включително пъргавост, маневреност и отзивчивост) и да настройват добре дизайн.

Какво друго е на хоризонта?

Една от най-вълнуващите части на нанотехнологиите е, че що се отнася до науките, ние едва не надраскахме повърхността по нейния потенциал през последните тридесет и нечетни години.

Мисленето за потенциалния обхват на въздействие, които тези нанороботи биха могли да имат, е вдъхновяващо, невероятно… и малко ужасяващо. Има много анти-роботски настроения в света Демозата на HitchBot доказва, че САЩ не са готови за роботи Прочетете още , и определено се простира до нанороботите. Критиците на нанотехнологиите често изразяват опасения относно нанороботите, които се използват за отрицателно въздействие върху човешкото здраве и потенциала им като оръжие.

Тези критики са валидни и ще бъде важно да се гарантира, че силите на нанотехнологиите се използват за добро, а не за зло.

В този случай обаче не е ли доброто, което може да излезе от нанороботите за човешкото здраве, технологиите, околната среда и микроскопичните спортове, определено надвишава рисковете?

Какво според вас ще бъде най-вълнуващото използване на нанотехнологиите? Имате ли притеснения относно използването му?

Кредит за изображение: Lego DNA от Майкъл Ноулс чрез Flickr, Mirexon чрез Shutterstock.com; ktsdesign чрез Shutterstock.com