نانوروباتیک

  • از
تصویر نانوروباتیک

نانورباتیک یک زمینه فناوری نوظهور است که ماشین‌ها یا ربات‌هایی را ایجاد می‌کند که اجزای آن‌ها در مقیاس نانومتر (10به توان -9 متر) یا نزدیک به آن هستند. به طور خاص، نانوروباتیک (بر خلاف میکرورباتیک) به رشته مهندسی فناوری نانو در طراحی و ساخت نانوربات‌ها، با دستگاه‌هایی در اندازه‌های 0.1 تا 10 میکرومتر و ساخته‌شده از اجزای مولکولی یا نانومقیاس اشاره دارد. اصطلاحات نانوربات، نانووئید، نانیت، نانوماشین یا نانومیت نیز برای توصیف چنین دستگاه هایی که در حال حاضر در حال تحقیق و توسعه هستند استفاده شده است.

یکی از مهم‌ترین شاخه‌های دانش نانوتکنولوژی که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته‌، نانورباتیک است که این علم شامل طراحی، کنترل و برنامه‌نویسی ربات‌ها در مقیاس نانو می‌باشد. نانوربات‌ها ماشین‌های کوچکی هستند که برای انجام عملیاتی خاص و معمولا تکرار شونده با دقت بسیار بالا طراحی می‌شوند. تکنولوژی نانورباتیک آن‌قدر سریع درحال پیشرفت است که به‌یقین به‌زودی زندگی انسان‌ها را به‌طور کلی دگرگون خواهد کرد. این تغییرات با استفاده از طراحی نانوربات‌های زیستی است که در بدن انسان قرار می‌گیرند و نقش محافظ و درمان‌گر را ایفا می‌کنند. این ریزماشین‌های هوشمند قادرند چندین نسخه از خودشان تهیه کنند و جایگزین بافت‌های فرسوده و آسیب‌دیده نمایند.

تعداد فزاینده‌ای از گروه‌های تحقیقاتی از ویژگی‌های خودآرایی قابل برنامه‌ریزی اسیدهای نوکلئیک در ایجاد نانوشکل‌ها و نانوماشین‌هایی با طراحی منطقی برای کاربردهای مختلف استفاده می‌کنند. به همین دلیل است که امروزه یکی از فعال‌ترین حوزه‌هایی که در نانوروباتیک مورد تحقیق قرار گرفته‌اند، مونتاژ DNA، به‌ویژه تکنیکی به نام اوریگامی DNA است.

به تازگی دانشمندان در دانشگاه ایالتی آریزونا، در همکاری با محققان مرکزعلوم نانو و فناوری کشور چین، موفق به توسعه نانو روبات هایی برای مبارزه با سرطان شده اند. با برنامه ریزی های صورت گرفته روی این روبات ها، آن ها می توانند خودشان تومورهای سرطانی را شناسایی و منبع تغذیه آن ها را قطع کنند. این فناوری می تواند انقلابی در درمان بیماری سرطان ایجاد کند .ترمیم بافت های آسیب دیده، رفع لخته‌های خون و بازکردن رگ های مسدود قلب و ساخت یک عضو مصنوعی به جای عضو آسیب دیده در بدن، از کارهای مهمی است که نانوروبات ها در داخل بدن قادر به انجامش هستند.

READ  مدیریت تعارض

تنها در نیمه دوم قرن بیستم بود که واژه نانوتکنولوژی توسط دانشمند ژاپنی ابداع شد. در سال 1974، تانیگوچی در رابطه با استفاده از فناوری برای ایجاد ویژگی ها و اشیاء در مقیاس نانومتری، کار خود را منتشر کرد. با این حال، این ایده تا اواخر دهه 1980 مورد توجه قرار نگرفت، زمانی که K. Eric Drexler کتابی در این زمینه منتشر کرد. او در کتاب خود با عنوان «موتورهای آفرینش: عصر آینده نانوتکنولوژی»، ایده نانوماشین خودتکثیر شونده را مطرح کرد.

به عبارت ساده، این به معنای یک ماشین بسیار کوچک است که قادر به ایجاد ماشین های دیگر است. به گفته درکسلر، این ماشین‌ها نه تنها می‌توانستند چیزهای بیشتری از خودشان بسازند، بلکه از آنجایی که قابل برنامه‌ریزی بودند، می‌توانستند تقریباً هر چیز دیگری ایجاد کنند، به‌ویژه به این دلیل که ساخت و ساز در سطح اتمی انجام می‌شد.

از آنجایی که تاکنون هیچ نانوربات مصنوعی غیر بیولوژیکی ایجاد نشده است، آنها در حال حاضر یک مفهوم فرضی باقی مانده اند. تعریف دیگری که گاهی اوقات استفاده می شود رباتی است که امکان تعامل دقیق با اجسام در مقیاس نانو را فراهم می کند یا می تواند با وضوح در مقیاس نانو دستکاری کند.

با پیروی از این تعریف، حتی یک دستگاه بزرگ مانند یک میکروسکوپ نیروی اتمی می تواند یک ابزار نانوروباتیک در نظر گرفته شود که برای انجام دستکاری نانو پیکربندی شود. همچنین، ربات‌های ماکرو یا میکروربات‌هایی که می‌توانند با دقت در مقیاس نانو حرکت کنند نیز می‌توانند نانوربات‌ها در نظر گرفته شوند.

نانورباتها عمدتا به منیپولیتورها یا نگهدارنده های زیستی در مقیاس نانو گفته می شود که با چنگکهای خود و به کمک آنتی بادی های خاص قادر به شناسایی و اتصال به انواع خاصی از گیرنده های روی غشای سلول هستند. یک نانوربات می تواند اشیای بیولوژیکی در سطح تک مولکول را دستکاری کند.

READ  گرافن، ویژگی ها و کاربردها

میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) ابزاری قدرتمند است که به طور گسترده مورد استفاده در تصویربرداری است و می تواند تک مولکول تحت شرایط فیزیولوژیکی در مقیاس نانومتری را تجسم کند. به کمک میکروسکوپهای نوری فلورسنت با وضوح بالا و به روز رسانی محلی تصویر بر اساس تعامل نیرویی و مدل اشیا در هنگام انتقال نانویی، زمان واقعی بازخورد از طریق رابط واقعیت افزوده به دست می آید. توسعه سامانه مبتنی بر AFM nanorobotic ما را قادر به تصویربرداری در محل واکنش و سنجش به طور همزمان و دستکاری مولکولها در مقیاس نانو می نماید.

نانوشناگر ذرات ریز کروی است که از پلیمر یا سیلیکا با دو نیمه ساخته می‌شوند که هر کدام دارای ویژگی‌های متمایزی هستند. ویژگی غیرمعمول آنها نام مستعار ذره ژانوس را برای آنها به ارمغان آورده است که با توجه به نام خدای دو چهره یا دو سر در اساطیر رومی نامگذاری شده است. اگرچه ذرات ژانوس برای اولین بار در سال 1989 هنگام توصیف یک ذره شیشه‌ای با چهره آب‌گریز و آب‌دوست معرفی شدند، اما نانو شناگرها تقریباً دو دهه پیش مورد توجه قرار گرفتند، زیرا جامعه پژوهشی کاربردهای بالقوه آنها را درک کرده بود.

در آن زمان، فقدان تجهیزات و وضعیت نامناسب مدل‌سازی هر گونه پیشرفتی را محدود کرد. در حال حاضر، با تحقیقات و مطالعه کافی در مورد این موضوع، محققان بر این باورند که آن نانوشناگرها سطحی کاتالیزوری بر روی یکی از دو نیم‌کره دارند که واکنش‌های شیمیایی را تقویت می‌کند. در نتیجه کل ذره از محیط خود انرژی می‌گیرد و باعث می‌شود که آن به طور مستقل حرکت کند و این توانایی به عنوان خود-پیشران شناخته می‌شود

READ  هوش مصنوعی و منطق فازی

محققان دانشگاه کمبریج یک نانوموتور نانو مبدل فعال (ANT) مهندسی کرده‌اند که می‌تواند در هر واحد وزن صد برابر نیرویی در مقایسه با هر عضله یا موتوری تولید کند. محققان خوش‌بین هستند که این نانوموتورهای قدرتمند گامی در جهت ایجاد نانوربات‌هایی هستند که به اندازه کافی کوچک و قدرتمند هستند تا بتوانند در داخل بدن وارد سلول‌ها شوند و با بیماری‌ها مبارزه کنند.

چندین گروه تحقیقاتی نیز چیزی را ساخته اند که می توان از آن به عنوان موشک های نانو نام برد. این نانوربات‌های پرسرعت با کنترل از راه دور قادر به انجام کارهای زیادی از جمله تحویل داروها به مناطق مورد نظر در بدن هستند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.