A nanorobotok vagy nanobotok egy molekulához (100 nm -nél kisebb) méretben hasonló robotok , amelyek mozgás, információfeldolgozás és -továbbítás , valamint programok végrehajtása funkcióval rendelkeznek.
Azokat a nanorobotokat, amelyek képesek magukról másolatot készíteni, azaz önreprodukciót készíteni , replikátoroknak nevezzük [1] [2] . Az ilyen nanogépeket Richard Feynman híres 1959 -es beszéde alapozza meg: "Bőven van hely lent" . 1986-ban Eric Drexler megalkotta a "nanobot" kifejezést , miközben áttekintette létrehozásuk lehetőségeit A Teremtés motorjai: The Coming Era of Nanotechnology című könyvében.
Más definíciók a nanorobotot olyan gépként írják le, amely képes pontosan kölcsönhatásba lépni nanoméretű objektumokkal, vagy képes nanoméretű objektumokat manipulálni. Ennek eredményeként a nagy eszközök, például az atomerőmikroszkóp is nanorobotoknak tekinthetők, mivel nanoméretű tárgyakat manipulálnak. Ráadásul még a közönséges, nanoméretű pontossággal mozogni tudó robotok is nanorobotoknak tekinthetők.
A „nanorobot” szó mellett a „nanit” [3] és a „nanogén” kifejezések is használatosak, azonban a komoly mérnöki kutatások keretében továbbra is az első lehetőség marad a technikailag helyes kifejezés.
Mivel a nanorobotok mikroszkopikus méretűek, valószínűleg sokra lesz szükségük, hogy együtt dolgozhassanak a mikroszkopikus és makroszkopikus problémák megoldásában. A replikációra nem képes nanorobot csapatokat tekintik (az ún. „ utilitárius köd ”), amelyek képesek önreplikációra a környezetben („ szürke gomolyag ” és egyéb lehetőségek).
Egyes nanorobot-pártiak, válaszul a gray goo forgatókönyvre, azon a véleményen vannak, hogy a nanorobotok csak korlátozott számban és a nanogyár egy bizonyos területén képesek replikációra. Ezen kívül még ki kell dolgozni egy olyan önreplikációs folyamatot, amely biztonságossá tenné ezt a nanotechnológiát. Ráadásul a robotok szabad önreplikációja hipotetikus folyamat, és a jelenlegi kutatási tervekben nem is szerepel.
Tervezik azonban olyan orvosi nanorobotok létrehozását , amelyeket befecskendeznek a páciensbe, és nanoméretű vezeték nélküli kommunikációt töltenek be. Az ilyen nanorobotokat nem lehet önmásolással előállítani, mivel ez valószínűleg olyan másolási hibákat okozna, amelyek csökkenthetik a nanoeszköz megbízhatóságát és megváltoztathatják az orvosi feladatok teljesítményét. Ehelyett nanorobotokat terveznek speciális orvosi nanogyárakban gyártani .
A nanorobotok tudományos kutatási irányának alakulása kapcsán ma már a legégetőbb a sajátos tervezésük kérdése. Az egyik kezdeményezés ennek a kérdésnek a megoldására a Robert Freitas és Ralph Merkle által 2000-ben alapított Nanofactory Development Collaboration [4] , amely egy gyakorlati kutatási program [5] kidolgozására összpontosít , amelynek célja egy ellenőrzött gyémánt mechanoszintetikus nanogyár létrehozása, amely képes lesz gyémántvegyületeken alapuló orvosi nanorobotok gyártása.
Ennek érdekében az érzékelésre, a molekulák közötti erőkapcsolatok szabályozására és a navigációra szolgáló technológiákat fejlesztenek ki. Manipulációs eszközök, hajtómű ( molekuláris motorok ) és "fedélzeti számítógép" projektjei és prototípusai készülnek.
A molekuláris motorok nanoméretű gépek, amelyek képesek forogni, amikor energiát alkalmaznak rájuk. A molekuláris motorok fő jellemzője az ismétlődő egyirányú forgási mozgás, amely energia alkalmazásakor következik be. Az energiaellátáshoz kémiai, fény- és elektronalagút módszereket alkalmaznak.
A molekuláris motorok mellett nanoelektromos motorok is készülnek, a makroszkopikus analógokhoz hasonló felépítésűek [6] , olyan motorokat terveznek, amelyek működési elve a kvantumeffektusok felhasználásán alapul [7] . Vízzel működő nanomotorok is készülnek [8] .
A nanomobil a legegyszerűbb nanorobot, amely egy [9] vagy több molekulából [10] áll, és képes önállóan mozogni.[ pontosítás ] Az energiaforrás egy külső táplálású elektromos áram [11] . Az első nanomobil versenyre 2017-ben került sor [12] .
A 3D nyomtatás egy fizikai objektum rétegenkénti létrehozásának módszere egy 3D digitális modellből. A nanoméretű 3D nyomtatás lényegében ugyanaz, de sokkal kisebb léptékben. Ahhoz, hogy egy 5-400 mikrométeres méretarányú szerkezetet kinyomtassunk, a mai 3D nyomtatók pontosságát nagymértékben javítani kell.
Az először a dél-koreai Szöulban kifejlesztett technika kétlépcsős 3D nyomtatási eljárást alkalmaz: a tényleges 3D nyomtatást és a lemezek lézergravírozását. A nanoméretű nagyobb pontosság érdekében a 3D nyomtatási eljárás lézergravírozó gépet használ. Ennek a technikának számos előnye van. Először is javítja a nyomtatási folyamat általános pontosságát. Másodszor, a technika lehetővé teszi nanorobot szegmensek létrehozását.
A 3D nyomtató folyékony gyantát használ, amelyet fókuszált lézersugárral pontosan a megfelelő helyeken keményítenek meg. A lézersugár fókuszpontját mozgatható tükrök segítségével irányítják át a gyantán, és csak néhány száz nanométer széles szilárd polimer vonalat hagy maga után. Ezzel a felbontással homokszem méretű szobrokat készíthet. Ez a technika a 3D nanonyomtatás szabványai szerint meglehetősen gyors.
A nanogépek első hasznos alkalmazását, ha megjelennek, az orvostechnológiában tervezik, ahol rákos sejtek azonosítására és elpusztítására használhatók. Kimutathatják a környezetben lévő mérgező vegyszereket is, és mérhetik azok szintjét.
2016-tól a nanorobotok a kutatási szakaszban vannak. Egyes tudósok azt állítják, hogy a nanorobotok egyes összetevőit már létrehozták [23] [24] [25] [26] [27] . Számos nemzetközi tudományos konferencia [28] [29] foglalkozik a nanoeszköz-komponensek fejlesztésével és közvetlenül a nanorobotokkal .
A molekuláris gépek néhány primitív prototípusát már létrehozták. Például egy körülbelül 1,5 nm-es kapcsolóval rendelkező érzékelő, amely képes a vegyi mintákban lévő egyes molekulák megszámlálására [30] . A közelmúltban a Rice Egyetem nanoeszközöket mutatott be a modern autók kémiai folyamatainak szabályozására.
Az egyik legbonyolultabb nanorobot prototípus a „DNS box”, amelyet 2008 végén hozott létre egy Jörgen Kyems vezette nemzetközi csapat [31] . Az eszköznek van egy mozgó része, amelyet úgy vezérelnek, hogy specifikus DNS- fragmenseket adnak a táptalajhoz . Kyems szerint az eszköz " DNS-számítógépként " is működhet, mivel lehetséges logikai kapuk megvalósítása az alapján . A készülék fontos jellemzője az összeszerelési módja, az úgynevezett origami DNS , melynek köszönhetően a készülék automatikusan összeszerelésre kerül.
2010 - ben mutattak be először olyan DNS-alapú nanorobotokat, amelyek képesek az űrben mozogni [32] [33] [34] .
2016 nyarán a Drexel Egyetem tudósainak sikerült nanobotokat létrehozniuk a gyógyszerek gyors vénákon keresztüli szállítására. Egy elektromágneses tér segítségével a szakértők nagy sebességet tudtak kifejleszteni a legkisebb robotokban. Az új fejlesztés megkönnyíti a gyógyszerek eljuttatását a szervezet ereiben. Megállapításaikat és a találmány részleteit a Scientific Reports által közzétett cikk tükrözte. Az elektromágneses mező hatással van a robotokra, amitől forognak. A láncba kapcsolt 13 nanorobot akár 17,85 mikrométer/s sebesség elérésére is képes. A tudósok a megfigyelések során feltártak egy olyan tulajdonságot, amely a maximális sebesség elérésekor kisebb láncokra való szétválás képességében fejeződött ki. A nanobotok a mágneses tér irányának változtatásával akár különböző irányokba is irányíthatók [35] [36] .
| Nanotechnológia | |
|---|---|
| Kapcsolódó tudományok | |
| Személyiségek | |
| Feltételek | Nanorészecske |
| Technológia | |
| Egyéb |
|
| Robotika | |
|---|---|
| Főbb cikkek | |
| Robot típusok | |
| Figyelemre méltó robotok | |
| Kapcsolódó kifejezések | |