Hur Molecular Legos Open Door till True Nanotechnology

Robotar är coola. Robotar som arbetar på molekylär nivå? De är ännu svalare - och det finns ingen gräns för vad de kan åstadkomma.

Även om vetenskapen har fascinerats av världens oförstörbara små byggstenar i hundratals år har det bara varit sedan 1980-talet att vetenskaplig förståelse och teknisk utveckling verkligen har gjort det möjligt för nanovetenskap att vara ett aktivt forskningsområde.

Vi är vana vid att tänka på imponerande robotar som otroligt stora eller oerhört komplexa, men ny och spännande utveckling har lämnat nanorobotics redo att helt omdefiniera många områden inom vetenskap och teknik.

Bara hur små talar vi, exakt?

Nanorobotics behandlar material på molekylär nivå och mindre, vilket innebär att nanorobotten arbetar med enskilda atomer, proteiner, molekyler och celler.

Ett av de enklaste sätten att förstå varför nanovetenskap är så viktigt är att tänka på alla dessa nanoskopiska atomer som LEGO-block.

På samma sätt som LEGO kan atomer och molekyler kombineras på otaliga sätt för att skapa någonting i naturen, och denna kapacitet öppnar dörren för att påverka bokstavligen alla aspekter av våra liv.

Om LEGO-analogin inte fungerar, Big Hero 6 s “Micro” är ett annat ganska bra sätt att konceptualisera nanorobots - kom bara ihåg att nanorobots är flera miljoner gånger mindre än de fiktiva mikrobotten!

Vad gör Nanorobots?

Nanoteknik har redan gjort det möjligt för oss att göra starkare och mer slitstarka material genom att manipulera molekylära strukturer och har varit en drivkraft bakom en hel del modern teknik (inklusive plastfilmen som utgör din bärbara eller telefonskärm!).

Nanorobotisk forskning har ett annat fokus, och dess tillämpningar är väldigt spännande.

Nyliga forskningsgenomgångar har skapat nanorobots som kan utföra högspecialiserade funktioner på nanoskopisk nivå. Några nanorobots fungerar som omkopplare, andra som pumpar och fortfarande andra som motorer som kan driva den nanoroboten över rymden och genom vätska.

Dessa bedrägligt enkla molekylära maskiner kan användas för att bygga anpassade polypeptider från aminosyror; utnyttja noggrant tidsbestämda kemiska reaktioner på “promenad” över miljöer för liten eller för fientlig för andra mekanismer; och fungera som en väg för att överföra nyckelmolekyler från en plats till en annan.

De många applikationerna av nanorobots är redan omdefinierade teknik, medicin och miljövetenskap - och nanorobots är verkligen i sin barndom när man överväger allt de kan uppnå i framtiden!

Vad ser framtiden för nanorobotter ut?

Nanorobot Datorer

Nanorobot switchar har utvecklats sedan 1994 som är lätta och kemiska känsliga, vilket ger skapare inflytande över när de (eller inte) utför sin avsedda funktion.

En annan bra applikation av switchar? Grundläggande beräkningsuppgifter.

För närvarande arbetar forskare med att koda information i nanorobots på samma sätt som i en större dator. Nanorobots har redan kunnat utföra minneslagrings- / hämtningsuppgifter på en grundläggande nivå, men inom den närmaste tiden kommer denna teknik att användas för att skapa högdensitetsminneceller som kan lagra omöppligt stora mängder information i ett omöjligt litet fysiskt utrymme.

Nanorobot Cancer Behandlingar

Nanoteknik förändrar medicin Hur nanoteknik förändrar medicinens framtid Hur nanoteknologi förändrar medicinens framtid Potentialen för nanoteknik är aldrig tidigare skådad. Sann universella montörer kommer att inleda ett djupt skift i det mänskliga tillståndet. Självklart finns det fortfarande en lång väg att gå. Läs mer, och det ändras snabbt. Nanoroboter erbjuder läkare chansen att behandla sjukdomar vid deras molekylära källa, och denna möjlighet är oöverträffad av något läkemedel på marknaden.

Nanorobotbrytare som är känsliga för en viss våglängd är övervägande för användning vid cancerbehandlingar. En potentiell behandling är för farlig att använda i sin nuvarande form, eftersom den inte kan diskriminera mellan cancer- och icke-cancerösa celler.

Borowiak et al föreslår att om en ljuskänslig nanorobotbrytare ingick i behandlingen kunde ett område som är så liten som 10 mikrometer breda riktas mot en ljuskälla. Ljuset skulle leda till att nanorobot växlar till “flip”, aktivera föreningen på ett sätt som skulle eliminera endast riktade cancerceller samtidigt som friska celler kan överleva. Bäst än, om dessa omkopplare skulle kunna återanvändas, kan detta avsevärt minska antalet invasiva procedurer som någon som genomgår cancerbehandlingar skulle behöva möta!

Nanorobot, M.D.

En annan spännande medicinsk potential är starkt beroende av nanorobotmotorer som kan styras från avstånd för att leverera mediciner till en exakt plats i kroppen. Dessa motorer tillverkas vanligen genom att skapa en kemisk reaktion som driver roboten genom en vätska. Fram till nyligen har dessa motorer ofta åberopat kemiska reaktioner som var osäkra för mänsklig användning.

Den senaste utvecklingen av nanorobotmotorer av Gao et al har gjort dem mycket säkrare! Små nanorobotmotorer kan skapas genom att reagera en rörformad nanorobotmotors zinkkärna med magsyra - en säker kemisk reaktion som möjliggör att läkemedel snabbt kan levereras till magen. Hittills har denna procedur bara testats med råttor, men så långt är studierna lovande.

Magnetiska nanorobots utvecklas också som snabbt kan leverera medicin via blodet med hjälp av ett magnetfält (visas i videon nedan)

Nanorobots i miljön

En hel del nanorobotforskning fokuserar på att göra processer mindre, men det finns lika värde för att se på deras inflytande på en makroskala också. Hundratusentals mikroskopiska nanorobots som arbetar tillsammans i en samordnad insats kan vara vårt enda hopp om att rädda miljön. 5 Sätt Tech kommer att spara miljön. 5 sätt Tech kommer att spara miljön Tekniken ses ofta som en antikologi-skurk - men visste du Den avancerade tekniken används just nu i nyskapande bevarande? Läs mer .

En betydande mängd miljöforskning inom nanoteknik är inriktad på huruvida nanorobot kan vara till hjälp för att fixa föroreningar. Föroreningar har nått krisnivåer på platser som Kina och nanorobots som är tillräckligt lätta för att lyfta in i luften kan kunna fälla föroreningar på nanoskopisk nivå eller distribueras i utsläppsverkande fabriker för att stoppa förorening vid källan.

På samma sätt finns det hopp om att nanorobots kommer att utvecklas som kan frigöras en hel del för att bekämpa katastrofer som oljespill. Genom det senaste arbetet med att undervisa nanobot för att agera gemensamt är det möjligt att varje nanorobotmotor kan ta itu med enskilda oljemolekyler samtidigt som de arbetar tillsammans med alla de andra nanobotten som släpps ut för samma ändamål.

Ett sista otroligt tillfälle som presenterar sig för nanoteknik i den naturliga miljön är deras potential att skapa rent dricksvatten. Många områden på jorden lider för närvarande av brist på tillgång till färskt, säkert, dricksvatten - ett problem som nanorobots kan lösa. Det är helt möjligt att nanorobots kommer att kunna eliminera bakterier och andra föroreningar från orena vattenkällor, vilket potentiellt sparar ett stort antal liv.

Det finns många jobb som kommer att tas över av robotar Vad händer när robotar kan göra alla jobb? Vad händer när robotar kan göra alla jobb? Robotar blir snabbare fort - vad händer när de kan göra allt jobb bättre och billigare än människor? Läs mer, men människor är inte tillräckligt längre när det gäller det arbete som behöver göras i miljön, så det är spännande att se att hela detta område kan bli vitaliserat genom nanoteknik!

Nanorobots i sport

Forskare är mina favoritpersoner. De är bara.

Forskare vid National Institute for Science and Technology (NIST) har utvecklat nanorobots som kan spela ett soligt spel med fotboll med hjälp av en riskorn som deras fält och en boll med en bredd som är mindre än ett mänskligt hår som sin boll. Nanorobotten styrs av magnetfält eller elektroniska signaler och är gjorda av material som aluminium, guld och kisel.

Jag skulle vilja tro att det var deras slutmål men sanningen är att spel som detta hjälper forskare att mäta vilka nanorobots som kan (inklusive smidighet, manövrerbarhet och respons) och att finjustera deras design.

Vad annat är på horisonten?

En av de mest spännande delarna av nanoteknik är att när det gäller vetenskapen har vi knappt repat ytan på sin potential under de senaste trettioåriga åren.

Tänk på den potentiella omfattningen av inflytande som dessa nanorobotter kan ha är inspirerande, otroligt ... och lite skrämmande också. Det finns en hel del anti-robot-känslor i världen HitchBot's Demise visar att USA inte är redo för robotar HitchBot's Demise visar att USA inte är redo för robotar Läs mer, och det sträcker sig definitivt till nanorobots. Kritikerna för nanotekniken röstar ofta oro över nanorobots som används för att negativt påverka människors hälsa och deras potential som vapen.

Dessa kritik är giltiga, och det kommer att vara viktigt att se till att nanoteknikens befogenheter används för gott, snarare än ondska.

I det här fallet kan dock inte det goda som kan komma ut ur nanorobots för människors hälsa, teknik, miljö och mikroskopiska sporter uppväga riskerna väsentligt?

Vad tycker du är den mest spännande användningen av nanoteknik? Har du några problem med användningen?

Bildkredit: Lego DNA av Michael Knowles via Flickr, Mirexon via Shutterstock.com; ktsdesign via Shutterstock.com

Utforska mer om: Bionic Technology, Geeky Science, Robotics, Science Fiction.