Hoe Molecular Legos Open Door to True Nanotechnology

Robots zijn cool. Robots die op moleculair niveau werken? Die zijn zelfs koeler - en er is geen limiet aan wat ze kunnen bereiken.

Hoewel de wetenschap al honderden jaren gefascineerd is door de onmogelijk kleine bouwstenen van de wereld, is het pas sinds de jaren tachtig dat wetenschappelijk inzicht en technologische ontwikkeling echt toeliet dat nanowetenschap een actief onderzoeksdomein is.

We zijn het gewend om te denken aan indrukwekkende robots die ongelooflijk groot of ongelooflijk complex zijn, maar nieuwe en opwindende ontwikkelingen hebben nanobotics achtergelaten die klaar stonden om heel wat gebieden van wetenschap en technologie volledig te herdefiniëren.

Hoe klein praten we precies?

Nanobotica behandelt materialen op moleculair niveau en kleiner, wat betekent dat de nanorobots werken met individuele atomen, eiwitten, moleculen en cellen.

Een van de gemakkelijkste manieren om te begrijpen waarom nanowetenschap zo belangrijk is, is al die nanoscopische atomen te beschouwen als LEGO-blokken.

Net zoals LEGO kunnen atomen en moleculen op ontelbare manieren worden gecombineerd om iets in de natuurlijke wereld te creëren, en dit vermogen opent de deur naar letterlijk elk aspect van ons leven beïnvloeden.

Als de LEGO-analogie niet werkt, Big Hero 6's “microbots” zijn een andere vrij goede manier om nanorobots te conceptualiseren - onthoud alleen dat nanorobots enkele miljoenen keer kleiner zijn dan de fictieve microbots!

Wat doen Nanorobots?

Nanotechnologie heeft ons al in staat gesteld om sterkere en duurzamere materialen te maken door moleculaire structuren te manipuleren, en is een drijvende kracht geweest achter veel moderne technologie (inclusief de plastic film die deel uitmaakt van uw laptop of telefoonscherm!).

Nanorobotic onderzoek heeft een andere focus, en de toepassingen ervan zijn veel spannender.

Recente doorbraken in onderzoek hebben nanorobots gecreëerd die in staat zijn om zeer gespecialiseerde functies op nanoscopisch niveau uit te voeren. Sommige nanorobots werken als schakelaars, anderen als pompen, en weer anderen als motoren die die nanobot in de ruimte en door vloeistof kunnen voortstuwen..

Deze bedrieglijk eenvoudige moleculaire machines kunnen worden gebruikt om aangepaste polypeptiden van aminozuren te bouwen; gebruik maken van zorgvuldig getimede chemische reacties op “lopen” in omgevingen die te klein zijn of te vijandig voor andere mechanismen; en fungeren als een pad om sleutelmoleculen van de ene plaats naar de andere over te dragen.

De vele toepassingen van nanorobots herdefiniëren technologie, geneeskunde en milieuwetenschappen al - en nanorobots staan ​​echt in de kinderschoenen als je bedenkt wat ze in de toekomst zouden kunnen bereiken!

Hoe ziet de toekomst van Nanorobots eruit??

Nanorobot-computers

Nanorobot-schakelaars zijn sinds 1994 in ontwikkeling en zijn licht en chemisch gevoelig, waardoor videomakers invloed hebben wanneer ze hun beoogde functie (of niet) uitvoeren.

Nog een geweldige toepassing van schakelaars? Elementaire computertaken.

Op dit moment werken onderzoekers aan het coderen van informatie in nanorobots op dezelfde manier als op een grotere computer. Nanorobots hebben al op een basisniveau geheugenopslag / ophaaltaken kunnen uitvoeren, maar in de nabije toekomst zal deze technologie worden gebruikt om geheugencellen met hoge dichtheid te maken die onmogelijk grote hoeveelheden informatie kunnen opslaan in een onmogelijk kleine fysieke ruimte.

Behandelingen van nanorobotkanker

Nanotechnologie verandert geneeskunde Hoe nanotechnologie de toekomst van de geneeskunde verandert Hoe nanotechnologie de toekomst van de geneeskunde verandert Het potentieel voor nanotechnologie is ongekend. Echte universele assemblers zullen een diepe verschuiving in de menselijke conditie inluiden. Natuurlijk is er nog een lange weg te gaan. Meer lezen en het verandert snel. Nanorobots bieden artsen de kans om ziekten te behandelen aan hun moleculaire bron, en deze kans is ongeëvenaard door elk medicijn op de markt.

Nanorobotschakelaars die gevoelig zijn voor een bepaalde golflengte van licht worden overwogen voor gebruik bij kankerbehandelingen. Een mogelijke behandeling is te gevaarlijk om in de huidige vorm te gebruiken omdat er geen onderscheid kan worden gemaakt tussen kankercellen en niet-kankercellen.

Borowiak et al suggereren dat als een lichtgevoelige nanobot-schakelaar in de behandeling was opgenomen, een gebied zo klein als 10 micrometer breed op een lichtbron kon worden gericht. Het licht zou ervoor zorgen dat de nanobotschakelaar overschakelt naar “omdraaien”, het activeren van de verbinding op een manier die alleen gerichte kankercellen zou elimineren terwijl gezonde cellen zouden kunnen overleven. Het beste is dat, als deze schakelaars herbruikbaar zouden zijn, dit de hoeveelheid invasieve procedures die iemand die een behandeling tegen kanker ondergaat zou kunnen verminderen!

Nanorobot, M.D.

Een ander opwindend medisch potentieel is sterk afhankelijk van nanorobot-motoren die op afstand kunnen worden bediend om medicijnen op een exacte locatie in het lichaam af te leveren. Deze motoren worden meestal gemaakt door een chemische reactie te creëren die de robot door een vloeistof drijft. Tot voor kort leidden deze motoren vaak tot chemische reacties die onveilig waren voor menselijk gebruik.

Recente ontwikkelingen in nanorobot-motoren van Gao et al hebben hen veel veiliger gemaakt! Kleine nanorobot-motoren kunnen worden gemaakt door de zinkkern van een buisvormige nanobotmotor te laten reageren met maagzuur - een veilige chemische reactie waardoor medicatie snel in de maagwand kan worden afgeleverd. Tot dusverre is deze procedure alleen met ratten getest, maar tot nu toe zijn de studies veelbelovend.

Er worden ook magnetische nanorobots ontwikkeld die snel (in enkele seconden!) Medicatie via de bloedbaan kunnen afleveren met behulp van een magnetisch veld (weergegeven in de onderstaande video)

Nanorobots in de omgeving

Veel nanorobot-onderzoek richt zich op het kleiner maken van processen, maar er is evenveel waarde gevonden in het kijken naar hun invloed op macroschaal. Honderdduizenden microscopische nanorobots die samenwerken in een gecoördineerde inspanning kan onze enige hoop zijn om het milieu te sparen 5 Manieren Tech zal het milieu redden 5 Manieren Tech zal het milieu redden Technologie wordt vaak gezien als een schurk tegen ecologie, maar wist je dat dat geavanceerde technologie nu wordt gebruikt voor de allernieuwste conservering? Lees verder .

Een aanzienlijk deel van het onderzoek naar milieu-nanotechnologie is gericht op het al dan niet helpen van nanorobots om vervuiling te herstellen. Verontreiniging heeft crises in plaatsen zoals China bereikt, en nanorobots die voldoende licht zijn om de lucht in te tillen, kunnen verontreinigende stoffen op nanoscopisch niveau vangen, of worden ingezet in emissieproducerende fabrieken om vervuiling bij de bron te stoppen.

Evenzo is er hoop dat er nanorobots zullen worden ontwikkeld die massaal kunnen worden vrijgegeven om rampen zoals olielozingen te bestrijden. Door recent werk dat nanobots leert om gezamenlijk te handelen, is het mogelijk dat elke nanorobotmotor individuele oliemoleculen kan aanpakken terwijl hij samenwerkt met alle andere nanobots die voor hetzelfde doel zijn vrijgegeven.

Een laatste ongelooflijke kans die zich voordoet met nanotechnologie in de natuurlijke omgeving is hun potentieel om schoon drinkwater te creëren. Veel gebieden op aarde lijden momenteel aan een gebrek aan beschikbaarheid van vers, veilig drinkwater - een probleem dat nanorobots mogelijk kunnen oplossen. Het is heel goed mogelijk dat nanorobots in staat zijn om bacteriën en andere verontreinigende stoffen uit onreine waterbronnen te verwijderen, wat mogelijk een enorm aantal levens kan redden.

Er zijn veel banen die worden overgenomen door robots. Wat gebeurt er wanneer robots alle klussen kunnen doen? Wat gebeurt er als robots alle klussen kunnen doen? Robots worden sneller slimmer - wat gebeurt er als ze elke taak beter en goedkoper kunnen doen dan mensen? Lees meer, maar mensen zijn niet langer genoeg als het gaat om het werk dat moet worden gedaan in de omgeving, dus het is spannend om te zien dat dit hele veld kan worden gerevitaliseerd door nanotechnologie!

Nanorobots in Sports

Wetenschappers zijn mijn favoriete mensen. Dat zijn ze gewoon.

Wetenschappers van het National Institute for Science and Technology (NIST) hebben nanorobots ontwikkeld die een stevig voetbalspel kunnen spelen met een rijstkorrel als veld en een bal met een breedte kleiner dan een mensenhaar als bal. De nanorobots worden bestuurd door magnetische velden of elektronische signalen en gemaakt van materialen zoals aluminium, goud en silicium.

Ik zou graag willen geloven dat dit hun einddoel was, maar de waarheid is dat games als deze wetenschappers helpen te meten waar nanorobots toe in staat zijn (inclusief behendigheid, manoeuvreerbaarheid en reactievermogen) en hun ontwerp kunnen verfijnen.

Wat anders aan de horizon is?

Een van de meest opwindende onderdelen van nanotechnologie is dat, voor zover het de wetenschappen betreft, we in de laatste dertig jaar nauwelijks het oppervlak van zijn potentieel hebben bekrast.

Nadenken over de potentiële invloedssfeer die deze nanorobots kunnen hebben, is inspirerend, ongelooflijk ... en een beetje angstaanjagend. Er is veel anti-robotgevoelens in de wereld. HitchBot's Demise Bewijst dat de VS niet klaar zijn voor robots HitchBot's Demise Bewijst dat de VS niet klaar is voor robots Lees meer, en het breidt zich zeker uit naar nanorobots. Critici van nanotechnologie zijn vaak bezorgd over nanorobots die worden gebruikt om de menselijke gezondheid negatief te beïnvloeden, en hun potentieel als wapens.

Deze kritiek is geldig, en het zal belangrijk zijn om ervoor te zorgen dat de krachten van nanotechnologie worden gebruikt voor het goede, in plaats van het kwade.

In dit geval is het echter niet zo dat de voordelen van nanorobots voor de menselijke gezondheid, technologie, het milieu en microscopische sporten absoluut opwegen tegen de risico's.?

Wat denk je dat het meest opwindende gebruik van nanotechnologie zal zijn? Heeft u enige zorgen over het gebruik ervan??

Image Credit: Lego DNA van Michael Knowles via Flickr, Mirexon via Shutterstock.com; ktsdesign via Shutterstock.com

Ontdek meer over: Bionic Technology, Geeky Science, Robotics, Science Fiction.