Wie „molekulare Legos“ der wahren Nanotechnologie die Tür öffnen

Roboter sind cool. Roboter, die auf molekularer Ebene arbeiten? Das ist noch cooler - und es gibt keine Grenzen für das, was sie erreichen können.

Während die Wissenschaft seit Jahrhunderten von den unglaublich kleinen Bausteinen der Welt fasziniert ist, haben wissenschaftliches Verständnis und technologische Entwicklung erst seit den 1980er Jahren die Nanowissenschaften zu einem aktiven Forschungsfeld gemacht.

Wir sind es gewohnt, beeindruckende Roboter als unglaublich groß oder unglaublich komplex zu betrachten, aber neue und aufregende Entwicklungen haben die Nanorobotik dazu veranlasst, viele Bereiche der Wissenschaft und Technologie völlig neu zu definieren.

Wie klein reden wir eigentlich genau?

Nanorobotik beschäftigt sich mit Materialien auf molekularer und kleinerer Ebene, was bedeutet, dass die Nanoroboter mit einzelnen Atomen, Proteinen, Molekülen und Zellen arbeiten.

Eine der einfachsten Methoden, um zu verstehen, warum Nanowissenschaften so wichtig sind, besteht darin, all diese nanoskopischen Atome als LEGO-Blöcke zu betrachten.

Ähnlich wie bei LEGO können Atome und Moleküle auf unzählige Weise kombiniert werden, um alles in der natürlichen Welt zu erschaffen, und diese Fähigkeit öffnet die Tür, um jeden Aspekt unseres Lebens buchstäblich zu beeinflussen.

Wenn die LEGO-Analogie nicht funktioniert, ist Big Hero 6 der richtige “MicroBots” Eine weitere recht gute Möglichkeit, Nanoroboter zu konzeptualisieren. Denken Sie daran, dass Nanoroboter mehrere Millionen Mal kleiner sind als die fiktiven Mikroboter!

Was machen Nanoroboter??

Die Nanotechnologie hat es uns bereits ermöglicht, durch Manipulation molekularer Strukturen stärkere und langlebigere Materialien herzustellen, und war eine treibende Kraft hinter vielen modernen Technologien (einschließlich der Kunststofffolie, aus der Ihr Laptop oder Ihr Bildschirm besteht!)..

Die nanorobotische Forschung hat einen anderen Fokus und ihre Anwendungen sind viel spannender.

Jüngste Forschungsdurchbrüche haben Nanoroboter hervorgebracht, die hochspezialisierte Funktionen auf nanoskopischer Ebene ausführen können. Einige Nanoroboter fungieren als Schalter, andere als Pumpen und wieder andere als Motoren, die diesen Nanoroboter durch den Weltraum und durch Flüssigkeit bewegen können.

Diese täuschend einfachen molekularen Maschinen können verwendet werden, um aus Aminosäuren kundenspezifische Polypeptide aufzubauen; nutzen Sie zeitlich genau abgestimmte chemische Reaktionen auf “gehen” in Umgebungen zu klein oder zu feindlich für andere Mechanismen; und als Weg, Schlüsselmoleküle von einem Ort zum anderen zu übertragen.

Die vielen Anwendungen von Nanorobotern definieren Technologie, Medizin und Umweltwissenschaften bereits neu - und Nanoroboter stecken noch in den Kinderschuhen, wenn Sie alles in Betracht ziehen, was sie in Zukunft erreichen könnten!

Wie sieht die Zukunft von Nanorobotern aus??

Nanoroboter-Computer

Nanorobot-Switches werden seit 1994 entwickelt und sind licht- und chemikalienempfindlich. Sie geben den Schöpfern Einfluss darauf, wann sie ihre beabsichtigte Funktion erfüllen (oder nicht).

Eine weitere großartige Anwendung von Switches? Grundlegende Rechenaufgaben.

Derzeit arbeiten Forscher daran, Informationen in Nanoroboter zu kodieren, wie Sie dies auch in einem größeren Computer tun würden. Nanoroboter waren bereits in der Lage, Speicherablage- / Abrufaufgaben auf einer grundlegenden Ebene auszuführen, aber in naher Zukunft werden mit dieser Technologie Speicherzellen mit hoher Dichte erstellt, die unglaublich große Informationsmengen auf einem unglaublich kleinen physischen Raum speichern können.

Behandlungen mit Nanorobotkrebs

Nanotechnologie verändert Medizin Wie Nanotechnologie die Zukunft der Medizin verändert Wie Nanotechnologie die Zukunft der Medizin verändert Das Potenzial der Nanotechnologie ist beispiellos. Echte Universalmonteure werden eine tiefgreifende Veränderung der menschlichen Situation einleiten. Natürlich ist es noch ein weiter Weg. Lesen Sie mehr und es ändert sich schnell. Nanoroboter bieten Ärzten die Möglichkeit, Krankheiten an ihrer molekularen Quelle zu behandeln, und diese Chance ist für jedes Medikament auf dem Markt unerreicht.

Nanorobot-Schalter, die für eine bestimmte Lichtwellenlänge empfindlich sind, werden für die Krebsbehandlung in Betracht gezogen. Eine mögliche Behandlung ist zu gefährlich, um sie in ihrer derzeitigen Form zu verwenden, da sie nicht zwischen krebsartigen und nicht krebsartigen Zellen unterscheiden kann.

Borowiak et al. Schlagen vor, dass, wenn ein lichtempfindlicher Nanorobotik-Schalter in die Behandlung einbezogen wird, ein Bereich von nur 10 Mikrometern Breite mit einer Lichtquelle angesteuert werden könnte. Das Licht würde dazu führen, dass der Nanoroboter wechselt “Flip”, Aktivieren der Verbindung auf eine Weise, die nur gezielte Krebszellen eliminiert und gesunde Zellen überleben lässt. Wenn diese Schalter wiederverwendbar sind, könnte dies die Anzahl der invasiven Eingriffe, denen sich eine Krebsbehandlung unterziehen muss, erheblich verringern!

Nanorobot, M.D.

Ein weiteres aufregendes medizinisches Potenzial beruht in hohem Maße auf Nanorobot-Motoren, die aus der Ferne gesteuert werden können, um Medikamente an einen exakten Ort im Körper zu bringen. Diese Motoren werden normalerweise durch die Erzeugung einer chemischen Reaktion hergestellt, die den Roboter durch eine Flüssigkeit treibt. Bis vor kurzem waren diese Motoren häufig auf chemische Reaktionen angewiesen, die für den Menschen unsicher waren.

Jüngste Entwicklungen bei Nanoroboter-Motoren von Gao et al haben sie viel sicherer gemacht! Winzige Nanorobotermotoren können durch Reaktion eines Zinkrohrs eines röhrenförmigen Nanorobotermotors mit Magensäure hergestellt werden. Dies ist eine sichere chemische Reaktion, durch die Medikamente schnell in die Magenschleimhaut abgegeben werden können. Bisher wurde dieses Verfahren nur an Ratten getestet, aber die Studien sind bisher vielversprechend.

Es werden auch magnetische Nanoroboter entwickelt, die schnell (innerhalb von Sekunden!) Mithilfe eines Magnetfelds Medikamente durch die Blutbahn abgeben können (siehe Video unten).

Nanoroboter in der Umwelt

Viele Nanoroboter-Forschungen konzentrieren sich auf die Verkleinerung von Prozessen, es ist jedoch ebenso wichtig, ihren Einfluss auf die Makroebene zu untersuchen. Hunderttausende von mikroskopisch kleinen Nanorobotern, die in koordinierter Anstrengung zusammenarbeiten, könnten unsere einzige Hoffnung sein, die Umwelt zu retten dass fortschrittliche Technologie gerade jetzt in der innovativen Konservierung eingesetzt wird? Weiterlesen .

Ein großer Teil der Umweltforschung im Bereich der Nanotechnologie konzentriert sich darauf, ob Nanoroboter hilfreich sein können, um Verschmutzungen zu beseitigen. Die Umweltverschmutzung hat in Ländern wie China ein Krisenniveau erreicht. Nanoroboter, die leicht genug sind, um in die Luft zu gelangen, können Schadstoffe auf nanoskopischer Ebene einfangen oder in emissionsfördernden Fabriken eingesetzt werden, um die Verschmutzung an ihrer Quelle zu stoppen.

Ebenso besteht die Hoffnung, dass Nanoroboter entwickelt werden, die in Massen freigesetzt werden können, um Katastrophen wie Ölunfälle zu bekämpfen. Durch kürzlich durchgeführte Arbeiten, in denen Nanobots unterrichtet werden, gemeinsam zu handeln, ist es möglich, dass jeder Nanorobotermotor einzelne Ölmoleküle angreifen kann, während er mit allen anderen Nanobots zusammenarbeitet, die für denselben Zweck freigesetzt werden.

Eine letzte unglaubliche Chance, die sich mit der Nanotechnologie in der natürlichen Umgebung bietet, ist ihr Potenzial, sauberes Trinkwasser zu erzeugen. In vielen Gebieten der Erde leidet derzeit der Mangel an frischem, sicherem Trinkwasser - ein Problem, das Nanoroboter möglicherweise lösen können. Es ist durchaus möglich, dass Nanoroboter Bakterien und andere Verunreinigungen aus unreinen Wasserquellen entfernen und so eine große Anzahl von Leben retten können.

Es gibt viele Jobs, die von Robotern übernommen werden. Was passiert, wenn Roboter alle Jobs erledigen können? Was passiert, wenn Roboter alle Aufgaben erledigen können? Roboter werden schneller intelligenter - was passiert, wenn sie jeden Job besser und billiger erledigen können als Menschen? Lesen Sie mehr, aber der Mensch reicht nicht mehr aus, wenn es um die Arbeit geht, die in der Umwelt erledigt werden muss. Es ist spannend zu sehen, dass dieses gesamte Gebiet durch die Nanotechnologie wiederbelebt werden kann!

Nanoroboter im Sport

Wissenschaftler sind meine Lieblingsleute. Sie sind einfach so.

Wissenschaftler des Nationalen Instituts für Wissenschaft und Technologie (NIST) haben Nanoroboter entwickelt, die ein solides Fußballspiel mit einem Reiskorn als Spielfeld und einem Ball mit einer geringeren Breite als ein menschliches Haar als Ball spielen können. Die Nanoroboter werden durch Magnetfelder oder elektronische Signale gesteuert und aus Materialien wie Aluminium, Gold und Silizium hergestellt.

Ich würde gerne glauben, dass dies ihr Endziel war, aber die Wahrheit ist, dass Spiele wie diese den Wissenschaftlern helfen zu messen, wozu Nanoroboter in der Lage sind (einschließlich Beweglichkeit, Beweglichkeit und Reaktionsfähigkeit) und ihr Design verfeinern.

Was sonst am Horizont ist?

Einer der aufregendsten Teile der Nanotechnologie ist, dass wir in den letzten dreißig Jahren in Bezug auf die Wissenschaften die Oberfläche ihres Potentials kaum zerkratzt haben.

Das Nachdenken über den möglichen Einflussbereich, den diese Nanoroboter haben könnten, ist inspirierend, unglaublich… und ein bisschen erschreckend. Es gibt viele Anti-Roboter-Gefühle in der Welt. HitchBot's Demise beweist, dass die USA nicht für Roboter gerüstet sind. HitchBot's Demise beweist, dass die USA nicht für Roboter bereit sind, und es geht definitiv um Nanoroboter. Kritiker der Nanotechnologie äußern häufig Bedenken, dass Nanoroboter dazu verwendet werden, die menschliche Gesundheit negativ zu beeinflussen, und wie sie sich als Waffen eignen.

Diese Kritik ist gültig, und es ist wichtig sicherzustellen, dass die Kräfte der Nanotechnologie zum Guten und nicht zum Bösen genutzt werden.

In diesem Fall überwiegen jedoch nicht die Vorteile, die Nanoroboter für die menschliche Gesundheit, die Technologie, die Umwelt und den mikroskopischen Sport bieten können?

Was ist Ihrer Meinung nach die aufregendste Anwendung der Nanotechnologie?? Haben Sie Bedenken hinsichtlich der Verwendung??

Bildnachweis: Lego DNA von Michael Knowles über Flickr, Mirexon über Shutterstock.com; ktsdesign über Shutterstock.com

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