纳米机器人.docx

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse纳米机器人前言爱因斯坦曾预言:“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”理查德·费曼是继爱因斯坦之后最有争议和最伟大的理论物理学家,1959年他在一次题目为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出:将来人类有可能建造一种分子大小的微型机器,可以把分子甚至单个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质,这意味着人类可以在最底层空间制造任何东西。从分子和原子着手改变和组织分子是化学家和生物学家意欲到达的目标。这将使生产程序变得非常简单,你只需将获取到的大量的分子进行重新组合就可形成有用的物体。但洞察微观世界的秘密,需要借助仪器来开拓视野、延伸双手。纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界。纳米机器人的概念纳米生物学的产生是与扫描探针显微镜(SPM,即ScanningProbeMicroscope)的发明和在生命科学中的应用分不开的。生命过程是已知的物理、化学过程中最复杂的事情。不同于宏观生物学,纳米生物学是从微观的角度来观察生命现象、并以对分子的操纵和改性为目标的。纳米生物学发展时间不长就已经取得了可喜的成绩。生物科学家在纳米生物学领域提出了许多富有挑战性的新观念。纳米生物学的加工技术可以向生物细胞学习。纳米生物学的设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,涉及的内容可归纳为以下3个方面:①在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系。②在纳米尺度上获得生命信息。③纳米机器人的研制。纳米机器人是根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”;其研制属于分子仿生学的范畴,所以纳米机器人也称“分子机器人”。理论上讲纳米机器人是大量原子或分子按确定顺序聚集而成为具有确定功能的微型器件。某些情况下,能进行纳米尺度微加工或操作的自动化装置也被称之为纳米机器人。因此,广义上来说,纳米机器人可分为生物纳米机器人和进行纳米加工的自动化装置2种。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容,第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,这种纳米机器人可注入人体血管内,进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安装在基因中,使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置,第三代纳米机器人将包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。第三代生物纳米机器人目前还处于设想阶段。面临的难题为了让纳米机器人具有实用性,需要重点解决三个问题:导航,动力,移动方式。导航机制导航可以分为外部导航和机载导航。外部导航系统:发送探测信号来定位。可以使用很多不同的方法指示纳米机器人到达正确的位置。其中一种是让纳米机器人发出超声波脉冲信号,使用者通过使用带有超声波传感器的特殊设备来检测信号,从而跟踪纳米机器人的位置,指引它去往目的地。其他检测方法也包括放射性染料、X射线、无线电波或热量等。机载导航系统:内部传感器。一个带有化学传感器的纳米机器人可以探测并根据特定的化学物质进行追踪,找到目的地。光谱传感器,能够从周围采样,探知周围物体发出的光谱,发现所要寻找的部位。动力系统可以从两个方面来考虑,一种是小到足以放进纳