Nanorobotika
| Dio serije članaka o |
| Molekularna nanotehnologija |
|---|
|
Mehanosinteza Molekularni sastavljač Molekularna mašina Produktivni nanosistemi Nanorobotika Engines of Creation |
Nanoidna robotika, ili skraćeno, nanorobotika ili nanobotika, je nova tehnološka oblast koja stvara mašine ili robote čije su komponente na ili blizu skale nanometra (10 −9 metara).[1][2][3] Preciznije, nanorobotika (za razliku od mikrorobotike) se odnosi na nanotehnološku inženjersku disciplinu dizajniranja i izgradnje nanorobota sa uređajima veličine od 0,1 do 10 mikrometara i napravljenim od nanorazmjera ili molekularnih komponenti.[4][5] Termini nanobot, nanoid, nanit, nanomašina i nanomit također su korišteni za opisivanje takvih uređaja koji su trenutno u istraživanju i razvoju.[6][7]
Nanomašine su uglavnom u fazi istraživanja i razvoja,[8] ali su neke primitivne molekularne mašine i nanomotori testirani. Primjer je senzor koji ima prekidač prečnika približno 1,5 nanometara, koji može izbrojati specifične molekule u hemijskom uzorku. Prve korisne primjene nanomašina mogu biti u nanomedicini. Na primjer,[9] biološke mašine mogu se koristiti za identifikaciju i uništavanje ćelija raka.[10][11] Druga potencijalna primjena je detekcija toksičnih hemikalija i mjerenje njihovih koncentracija u okolišu. Univerzitet Rice je demonstrirao automobil sa jednom molekulom razvijen hemijskim procesom i koji uključuje Buckminsterfullerene (buckyballs) za točkove. Pokreće se kontrolom temperature okoline i pozicioniranjem vrha skenirajućeg tunelskog mikroskopa.
Druga definicija je robot koji omogućava precizne interakcije sa objektima na nanorazmjeri ili može manipulirati s nanoskalnom rezolucijom. Ovakvi uređaji se više odnose na mikroskopiju ili mikroskopiju skenirajuće sonde, umjesto na opis nanorobota kao molekularnih mašina. Koristeći definiciju mikroskopije, čak i veliki aparat kao što je mikroskop atomske sile može se smatrati nanorobotičkim instrumentom kada je konfiguriran za obavljanje nanomanipulacije. Za ovu tačku gledišta, roboti na makro skali ili mikroroboti koji se mogu kretati s nano preciznošću se također mogu smatrati nanorobotima.
Teorija nanorobotike
[uredi | uredi izvor]Prema Richardu Feynmanu, njegov bivši diplomirani student i saradnik Albert Hibbs mu je prvobitno (oko 1959.) predložio ideju o medicinskoj upotrebi Feynmanovih teoretskih mikro-mašina (vidi biološka mašina). Hibbs je sugerirao da bi se određene mašine za popravku jednog dana mogle smanjiti do te mjere da bi, u teoriji, bilo moguće (kako je Feynman rekao) " progutati hirurga". Ideja je ugrađena u Feynmanov esej iz 1959. Ima dosta prostora na dnu.[12]
Budući da bi nano-roboti bili mikroskopske veličine, to bi vjerovatno bilo neophodno za vrlo veliki broj njih da rade zajedno na obavljanju mikroskopskih i makroskopskih zadataka. Ovi rojevi nano-robota, kako oni koji nisu u stanju da se repliciraju (kao u komunalnoj magli ) tako i oni koji su sposobni da se repliciraju neograničeno u prirodnom okruženju (kao u sivoj glini i sintetičkoj biologiji), nalaze se u mnogim naučnofantastičnim pričama, kao što je Borg nano -sonde u epizodi Star Trek i The Outer Limits "The New Breed". Neki zagovornici nano-robotike, kao reakcija na scenarije sive gnjecavosti, koje su ranije pomogli u propagiranju, smatraju da nano-roboti koji se mogu replicirati izvan ograničenog fabričkog okruženja ne čine neophodan dio navodne produktivne nanotehnologije, i da bi proces samoreplikacije, ako bi se ikada razvio, mogao biti inherentno siguran. Oni dalje tvrde da njihovi trenutni planovi za razvoj i korištenje molekularne proizvodnje zapravo ne uključuju replikatore koji se slobodno hrane.[13][14]
Detaljna teorijska rasprava o nanorobotici, uključujući specifična pitanja dizajna kao što su senzori, komunikacija energije, navigacija, manipulacija, lokomocija i računanje na brodu, predstavljena je u medicinskom kontekstu nanomedicine od strane Roberta Freitasa.[15][16] Neke od ovih diskusija ostaju na nivou neizgradive uopštenosti i ne približavaju se nivou detaljnog inženjeringa.
Reference
[uredi | uredi izvor]- ^ Vaughn JR (2006). "Over the Horizon: Potential Impact of Emerging Trends in Information and Communication Technology on Disability Policy and Practice". National Council on Disability, Washington DC: 1–55.
- ^ Ghosh, A.; Fischer, P. (2009). "Controlled Propulsion of Artificial Magnetic Nanostructured Propellers". Nano Letters. 9 (6): 2243–2245. Bibcode:2009NanoL...9.2243G. doi:10.1021/nl900186w. PMID 19413293.
- ^ Sierra, D. P.; Weir, N. A.; Jones, J. F. (2005). "A review of research in the field of nanorobotics" (PDF). U.S. Department of Energy – Office of Scientific and Technical Information Oak Ridge, TN. SAND2005-6808: 1–50. doi:10.2172/875622. OSTI 875622.
- ^ Tarakanov, A. O.; Goncharova, L. B.; Tarakanov Y. A. (2009). "Carbon nanotubes towards medicinal biochips". Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 2 (1): 1–10. doi:10.1002/wnan.69. PMID 20049826.
- ^ Ignatyev, M. B. (2010). "Necessary and sufficient conditions of nanorobot synthesis". Doklady Mathematics. 82 (1): 671–675. doi:10.1134/S1064562410040435.
- ^ Cerofolini, G.; Amato, P.; Asserini, M.; Mauri, G. (2010). "A Surveillance System for Early-Stage Diagnosis of Endogenous Diseases by Swarms of Nanobots". Advanced Science Letters. 3 (4): 345–352. doi:10.1166/asl.2010.1138.
- ^ Yarin, A. L. (2010). "Nanofibers, nanofluidics, nanoparticles and nanobots for drug and protein delivery systems". Scientia Pharmaceutica Central European Symposium on Pharmaceutical Technology. 78 (3): 542. doi:10.3797/scipharm.cespt.8.L02.
- ^ Wang, J. (2009). "Can Man-Made Nanomachines Compete with Nature Biomotors?". ACS Nano. 3 (1): 4–9. doi:10.1021/nn800829k. PMID 19206241.
- ^ Amrute-Nayak, M.; Diensthuber, R. P.; Steffen, W.; Kathmann, D.; Hartmann, F. K.; Fedorov, R.; Urbanke, C.; Manstein, D. J.; Brenner, B. (2010). "Targeted Optimization of a Protein Nanomachine for Operation in Biohybrid Devices". Angewandte Chemie. 122 (2): 322–326. doi:10.1002/ange.200905200. PMID 19921669.
- ^ Patel, G. M.; Patel, G. C.; Patel, R. B.; Patel, J. K.; Patel, M. (2006). "Nanorobot: A versatile tool in nanomedicine". Journal of Drug Targeting. 14 (2): 63–67. doi:10.1080/10611860600612862. PMID 16608733.
- ^ Balasubramanian, S.; Kagan, D.; Jack Hu, C. M.; Campuzano, S.; Lobo-Castañon, M. J.; Lim, N.; Kang, D. Y.; Zimmerman, M.; Zhang, L. (2011). "Micromachine-Enabled Capture and Isolation of Cancer Cells in Complex Media". Angewandte Chemie International Edition. 50 (18): 4161–4164. doi:10.1002/anie.201100115. PMC 3119711. PMID 21472835.
- ^ Feynman, Richard P. (decembar 1959). "There's Plenty of Room at the Bottom". Arhivirano s originala, 11. 2. 2010. Pristupljeno 14. 4. 2016.
- ^ Zyvex: "Self replication and nanotechnology" "artificial self replicating systems will only function in carefully controlled artificial environments ... While self replicating systems are the key to low cost, there is no need (and little desire) to have such systems function in the outside world. Instead, in an artificial and controlled environment, they can manufacture simpler and more rugged systems that can then be transferred to their final destination. ... The resulting medical device will be simpler, smaller, more efficient and more precisely designed for the task at hand than a device designed to perform the same function and self replicate. ... A single device able to do [both] would be harder to design and less efficient."
- ^ "Foresight Guidelines for Responsible Nanotechnology Development" Error in Webarchive template: Empty url. "Autonomous self-replicating assemblers are not necessary to achieve significant manufacturing capabilities." "The simplest, most efficient, and safest approach to productive nanosystems is to make specialized nanoscale tools and put them together in factories big enough to make what is needed. ... The machines in this would work like the conveyor belts and assembly robots in a factory, doing similar jobs. If you pulled one of these machines out of the system, it would pose no risk, and be as inert as a light bulb pulled from its socket."
- ^ R.A. Freitas Jr., Nanomedicine, Vol. I: Basic Capabilities, Landes Bioscience, Georgetown TX, 1999; http://www.nanomedicine.com/NMI.htm Error in Webarchive template: Empty url..
- ^ R.A. Freitas Jr., Nanomedicine, Vol. IIA: Biocompatibility, Landes Bioscience, Georgetown TX, 2003; http://www.nanomedicine.com/NMIIA.htm Arhivirano 30. 9. 2017. na Wayback Machine.