Nanorobotter , eller nanobots , er robotter , der i størrelse kan sammenlignes med et molekyle (mindre end 100 nm ), med funktionerne bevægelse, behandling og transmission af information , udførelse af programmer.
Nanorobotter, der er i stand til at skabe kopier af sig selv, det vil sige selvreproduktion , kaldes replikatorer [1] [2] . Sådanne nanomaskiner er funderet i Richard Feynmans berømte tale fra 1959 "Der er masser af plads nedenunder" . I 1986 opfandt Eric Drexler udtrykket "nanobot" , mens han gennemgik mulighederne for at skabe dem i sin bog Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology .
Andre definitioner beskriver en nanorobot som en maskine, der er i stand til nøjagtigt at interagere med objekter i nanoskala eller i stand til at manipulere objekter på nanoskala. Som et resultat kan selv store enheder, såsom et atomkraftmikroskop, betragtes som nanorobotter, da det manipulerer objekter på nanoskala. Derudover kan selv almindelige robotter, der kan bevæge sig med nanoskala-præcision, betragtes som nanorobotter.
Ud over ordet "nanorobot" bruges også udtrykkene "nanit" [3] og "nanogen", men den første mulighed forbliver stadig den teknisk korrekte term i forbindelse med seriøs ingeniørforskning.
Da nanorobotter er mikroskopiske i størrelse, vil de sandsynligvis have brug for mange af dem for at arbejde sammen om at løse mikroskopiske og makroskopiske problemer. De betragter flokke af nanorobotter, der ikke er i stand til at replikere (den såkaldte " utilitaristiske tåge "), og som er i stand til selv-replikering i miljøet (" grey goo " og andre muligheder).
Nogle nanorobot-tilhængere, som svar på det grå goo -scenarie, er af den opfattelse, at nanorobotter kun er i stand til at replikere i begrænset antal og i et bestemt rum af nanofabrikken. Derudover er der endnu ikke udviklet en proces med selvreplikation, der ville gøre denne nanoteknologi sikker. Derudover er den frie selvreplikation af robotter en hypotetisk proces og er ikke engang med i de nuværende forskningsplaner.
Der er dog planer om at skabe medicinske nanorobotter , der skal sprøjtes ind i en patient og udføre rollen som trådløs kommunikation på nanoskala. Sådanne nanorobotter kan ikke fremstilles ved selvkopiering, da dette sandsynligvis vil introducere kopieringsfejl, der kan reducere pålideligheden af nanoenheden og ændre udførelsen af medicinske opgaver. I stedet er det planlagt, at nanorobotter skal fremstilles på specialiserede medicinske nanofabrikker .
I forbindelse med udviklingen af retningen for videnskabelig forskning af nanorobotter er spørgsmålene om deres specifikke design nu mest akutte. Et initiativ til at løse dette problem er Nanofactory Development Collaboration [4] , grundlagt af Robert Freitas og Ralph Merkle i 2000, som fokuserer på at udvikle et praktisk forskningsprogram [5] , der har til formål at skabe en kontrolleret diamantmekanosyntetisk nanofabrik, der vil være i stand til at producere medicinske nanorobotter baseret på diamantforbindelser.
For at gøre dette udvikles teknologier til sansning, kontrol af kraftforbindelser mellem molekyler og navigation. Projekter og prototyper af instrumenter til manipulationer, fremdriftsapparatet ( molekylære motorer ) og "bordcomputeren" er ved at blive skabt.
Molekylærmotorer er maskiner i nanoskala, der er i stand til at rotere, når der tilføres energi til dem. Hovedtræk ved molekylære motorer er den gentagne ensrettede rotationsbevægelse, der opstår, når energi påføres. For at levere energi anvendes kemiske, lys- og elektrontunnelmetoder.
Udover molekylære motorer skabes der også nanoelektriske motorer, der i design ligner makroskopiske analoger [6] , der designes motorer, hvis funktionsprincip er baseret på brugen af kvanteeffekter [7] . Nanomotorer, der kører på vand, bliver også skabt [8] .
Nanomobil er den enkleste nanorobot, bestående af et [9] eller flere molekyler [10] , der er i stand til at bevæge sig uafhængigt.[ afklar ] Energikilden er en eksternt tilført elektrisk strøm [11] . Det første nanomobilløb nogensinde fandt sted i 2017 [12] .
3D-print er en metode til at skabe et fysisk objekt lag for lag ud fra en 3D digital model. 3D-print på nanoskala er stort set det samme, men i meget mindre skala. For at kunne printe en struktur i en skala fra 5-400 mikrometer skal nøjagtigheden af nutidens 3D-printere forbedres væsentligt.
Teknikken, der først blev udviklet i Seoul, Sydkorea, bruger en to-trins 3D-printproces: selve 3D-printningen og lasergraveringen af pladerne. For større præcision på nanoskalaen bruger 3D-printprocessen en lasergraveringsmaskine. Denne teknik har mange fordele. For det første forbedrer det den overordnede nøjagtighed af udskrivningsprocessen. For det andet gør teknikken det muligt potentielt at skabe nanorobotsegmenter.
3D-printeren bruger en flydende harpiks, der hærdes de helt rigtige steder med en fokuseret laserstråle. Laserstrålens brændpunkt rettes gennem harpiksen ved hjælp af bevægelige spejle og efterlader en linje af fast polymer kun et par hundrede nanometer bred. Denne opløsning giver dig mulighed for at skabe skulpturer på størrelse med et sandkorn. Denne teknik er ret hurtig efter standarderne for 3D nanoprinting.
Den første brugbare anvendelse af nanomaskiner, hvis de skulle dukke op, er planlagt inden for medicinsk teknologi, hvor de kan bruges til at identificere og ødelægge kræftceller. De kan også opdage giftige kemikalier i miljøet og måle deres niveauer.
Fra 2016 er nanorobotter i forskningsstadiet af skabelsen. Nogle videnskabsmænd hævder, at nogle komponenter af nanorobotter allerede er blevet skabt [23] [24] [25] [26] [27] . En række internationale videnskabelige konferencer [28] [29] er helliget udviklingen af nanoenhedskomponenter og direkte til nanorobotter .
Nogle primitive prototyper af molekylære maskiner er allerede blevet skabt. For eksempel en sensor med en switch på omkring 1,5 nm, der er i stand til at tælle individuelle molekyler i kemiske prøver [30] . For nylig har Rice University demonstreret nanoenheder til brug ved regulering af de kemiske processer i moderne biler.
En af de mest komplekse nanorobot-prototyper er "DNA-boksen", skabt i slutningen af 2008 af et internationalt hold ledet af Jörgen Kyems [31] . Enheden har en bevægelig del, der styres ved at tilføje specifikke DNA- fragmenter til mediet . Ifølge Kyems kan enheden fungere som en " DNA-computer ", da det er muligt at implementere logiske porte på dens basis . En vigtig egenskab ved enheden er dens samlingsmetode, den såkaldte origami DNA , takket være hvilken enheden samles automatisk.
I 2010 blev DNA-baserede nanorobotter, der er i stand til at bevæge sig i rummet, demonstreret for første gang [32] [33] [34] .
I sommeren 2016 lykkedes det for forskere fra Drexel University at skabe nanobots til hurtig levering af lægemidler gennem venerne. Ved hjælp af et elektromagnetisk felt var eksperter i stand til at udvikle høj hastighed i de mindste robotter. Den nye udvikling skal gøre det nemmere at sende medicin gennem kroppens blodkar. Deres resultater og detaljer om opfindelsen blev afspejlet i en artikel offentliggjort af Scientific Reports. Det elektromagnetiske felt påvirker robotterne og får dem til at rotere. 13 nanorobotter forbundet i en kæde er i stand til at nå hastigheder på op til 17,85 mikrometer i sekundet. Forskere afslørede i løbet af observationer en funktion, der kom til udtryk i evnen til at opdeles i mindre kæder, når de nåede maksimal hastighed. Nanobots kan endda rettes i forskellige retninger ved at ændre retningen af magnetfeltet [35] [36] .
| Nanoteknologi | |
|---|---|
| Beslægtede videnskaber | |
| Personligheder | |
| Vilkår | Nanopartikel |
| Teknologi | |
| Andet |
|
| Robotik | |
|---|---|
| Hovedartikler | |
| Robottyper | |
| Bemærkelsesværdige robotter | |
| Relaterede termer | |