Технологии будущего

Как «Молекулярный Легос» открывает двери в настоящую нанотехнологию

Как «Молекулярный Легос» открывает двери в настоящую нанотехнологию

Роботы это круто. Роботы, которые работают на молекулярном уровне? Они даже круче — и нет предела тому, что они могли бы сделать.

В то время как наука была очарована невероятно маленькими строительными блоками мира в течение сотен лет, только с 1980-х годов научное понимание и технологическое развитие действительно позволили нанонауке стать активной областью исследований.

Мы привыкли думать о впечатляющих роботах как о невероятно больших или невероятно сложных, но благодаря новым и захватывающим разработкам наноробототехника готова полностью переопределить многие области науки и техники.

Как мало мы говорим, точно?

DNAmolecule

Нанороботика имеет дело с материалами на молекулярном уровне и меньше, что означает, что нанороботы работают с отдельными атомами, белками, молекулами и клетками.

Один из самых простых способов понять, почему нанонаука так важна, — представить все эти наноскопические атомы как блоки LEGO.

Подобно LEGO, атомы и молекулы могут быть объединены бесчисленными способами, чтобы создать что-либо в естественном мире, и эта способность открывает дверь для воздействия буквально на каждый аспект нашей жизни.

Если аналогия с LEGO не работает, «MicroBots» Big Hero 6 — еще один довольно хороший способ концептуализации нанороботов — просто помните, что нанороботы в несколько миллионов раз меньше, чем фиктивные микроботы!

Что делают нанороботы?

Нанотехнологии уже позволили нам создавать более прочные и долговечные материалы, манипулируя молекулярными структурами, и были движущей силой многих современных технологий (включая пластиковую пленку, которая составляет экран вашего ноутбука или телефона!).

Исследования в области нанороботики имеют различную направленность, и их применение намного интереснее.

Недавние научные открытия создали нанороботов, которые способны выполнять узкоспециализированные функции на наноскопическом уровне. Некоторые нанороботы действуют как переключатели, другие — как насосы, а третьи — как двигатели, которые могут перемещать этого наноробота через пространство и жидкость.

Эти обманчиво простые молекулярные машины могут быть использованы для создания нестандартных полипептидов из аминокислот; использовать тщательно рассчитанные химические реакции, чтобы «ходить» по средам, слишком крошечным или слишком враждебным для других механизмов; и действовать как путь для передачи ключевых молекул из одного места в другое.

Многие применения нанороботов уже переопределяют технологии, медицину и экологию — и нанороботы действительно находятся в зачаточном состоянии, когда вы рассматриваете все, что они могут достичь в будущем!

Как выглядит будущее нанороботов?

Nanorobot Компьютеры

С 1994 года разрабатываются выключатели Nanorobot, которые чувствительны к свету и химическим веществам, что дает авторам возможность влиять на то, когда они выполняют (или не выполняют) свои функции.

Еще одно отличное применение выключателей? Основные вычислительные задачи.

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы закодировать информацию в нанороботах так же, как в большом компьютере. Нанороботы уже могли выполнять задачи хранения / извлечения памяти на базовом уровне, но в ближайшем будущем эта технология будет использоваться для создания ячеек памяти высокой плотности, которые могут хранить невероятно большие объемы информации в невероятно небольшом физическом пространстве.

Наноробот Лечение рака

shutterstock_258187385

Нанотехнология меняет медицину , и это быстро меняется. Нанороботы дают врачам возможность лечить болезни у их молекулярного источника, и эта возможность не имеет аналогов ни на одном из имеющихся на рынке лекарств.

Наноробот-переключатели, чувствительные к определенной длине волны света, рассматриваются для использования при лечении рака. Одно потенциальное лечение слишком опасно для использования в его нынешней форме, потому что оно не может различить раковые и незлокачественные клетки.

Borowiak и соавторы предполагают, что, если в обработку был включен светочувствительный переключатель нанороботов, область с шириной до 10 микрометров могла бы быть нацелена источником света. Свет заставил бы переключиться наноробот на «переворот», активировав соединение таким образом, чтобы уничтожить только целевые раковые клетки, а здоровые клетки выжить. Еще лучше, если бы эти переключатели можно было многократно использовать, это могло бы значительно уменьшить количество инвазивных процедур, с которыми столкнулся бы человек, проходящий лечение рака!

Наноробот, MD

Еще один захватывающий медицинский потенциал в значительной степени зависит от двигателей-нанороботов, которыми можно управлять на расстоянии, чтобы доставлять лекарства в точное место в организме. Эти двигатели обычно создаются путем создания химической реакции, которая продвигает робота через жидкость. До недавнего времени эти двигатели часто полагались на химические реакции, которые были небезопасны для использования человеком.

Недавние разработки в области двигателей с нанороботами от Gao et al. Сделали их намного безопаснее! Крошечные моторы нанороботов могут быть созданы путем взаимодействия цинкового ядра двигателя нанороботов в форме трубки с кислотой желудка — безопасная химическая реакция, которая может позволить быстро доставлять лекарства в слизистую оболочку желудка. До сих пор эта процедура была проверена только на крысах, но пока что исследования являются многообещающими.

Также разрабатываются магнитные нанороботы, которые могут быстро (за считанные секунды!) Доставлять лекарства через кровоток с помощью магнитного поля (показано на видео ниже)

Нанороботы в окружающей среде

Многие исследования в области нанороботов направлены на то, чтобы сделать процессы меньше, но в равной степени они учитывают и их влияние на макроуровне. Сотни тысяч микроскопических нанороботов, работающих вместе в скоординированных усилиях, могут быть нашей единственной надеждой на сохранение окружающей среды.

Значительное количество исследований в области нанотехнологий в области окружающей среды сосредоточено на том, могут ли нанороботы быть полезными для устранения загрязнений. Загрязнение достигло критического уровня в таких местах, как Китай, и нанороботы, достаточно легкие, чтобы подняться в воздух, могут захватывать загрязняющие вещества на наноскопическом уровне или использоваться на заводах, производящих выбросы, чтобы остановить загрязнение у его источника.

Точно так же есть надежда, что будут созданы нанороботы, которых можно будет массово выпускать для борьбы с такими бедствиями, как разливы нефти. Благодаря недавней работе, обучающей наноботов действовать сообща, возможно, что каждый мотор нанороботов может воздействовать на отдельные молекулы масла, работая совместно со всеми другими наноботами, выпущенными для той же цели.

Последней невероятной возможностью, которую представляют нанотехнологии в естественной среде, является их потенциал для создания чистой питьевой воды. Многие районы Земли в настоящее время страдают от недостатка свежей, безопасной питьевой воды — проблема, которую могут решить нанороботы. Вполне возможно, что нанороботы смогут уничтожать бактерии и другие загрязнители из нечистых источников воды, потенциально спасая огромное количество жизней.

выполнять множество рабочих мест. выполнять , но людям уже недостаточно, когда дело доходит до работы, которую необходимо выполнять в окружающей среде, поэтому интересно видеть, что вся эта область может быть оживлена ​​с помощью нанотехнологий!

Нанороботы в спорте

Ученые мои любимые люди. Они просто есть.

Ученые из Национального института науки и технологии ( NIST ) разработали нанороботов, которые могут играть в твердую игру в футбол с использованием рисового зерна в качестве поля и мяча с шириной, меньшей человеческих волос, в качестве мяча. Нанороботы управляются магнитными полями или электронными сигналами и изготовлены из таких материалов, как алюминий, золото и кремний.

Я хотел бы верить, что это была их конечная цель, но правда в том, что игры, подобные этой, помогают ученым измерить, на что способны нанороботы (включая ловкость, маневренность и отзывчивость), и точно настроить их дизайн.

Что еще на горизонте?

Одна из самых захватывающих частей нанотехнологий заключается в том, что в отношении науки мы едва ли касались ее потенциала в последние тридцать с лишним лет.

Размышление о потенциальной сфере влияния этих нанороботов может быть вдохновляющим, невероятным … и немного пугающим. В мире существует множество настроений против роботов. , и это определенно распространяется на нанороботов. Критики нанотехнологий часто высказывают опасения по поводу того, что нанороботы используются для негативного воздействия на здоровье людей и их потенциал в качестве оружия.

Эти критические замечания справедливы, и будет важно убедиться, что силы нанотехнологий используются для добра, а не зла.

В этом случае, однако, не перевешивает ли польза, которую могут принести нанороботы для здоровья человека, технологий, окружающей среды и микроскопического спорта, риски?

Как вы думаете, каким будет самое захватывающее использование нанотехнологий? Есть ли у вас какие-либо опасения по поводу его использования?

Изображение предоставлено: Lego DNA Майклом Ноулзом через Flickr, Mirexon через Shutterstock.com ; ktsdesign через Shutterstock.com

Похожие посты
Технологии будущего

Почему мой автомобильный аккумулятор продолжает умирать?

Технологии будущего

Диагностика разряженной автомобильной батареи

Технологии будущего

Apple TV против Року

Технологии будущего

Что делать, когда датчики в вашем автомобиле не работают