什么是纳米机器?(a nanomachine?)

纳米机器是非常小的机器,其尺寸或部件以纳米为单位。纳米机器可能大于1000纳米,但通常不大于10000纳米(10微米)。设计和制造纳米机器是大型且资金充足的纳米技术学科的一个目标,尽管许多纳米技术工作者选择了设计被动纳米材料这一不太雄心勃勃的路线。纳米机器是指具有纳米级组件的有效系统。...

纳米机器是非常小的机器,其尺寸或部件以纳米为单位。纳米机器可能大于1000纳米,但通常不大于10000纳米(10微米)。设计和制造纳米机器是大型且资金充足的纳米技术学科的一个目标,尽管许多纳米技术工作者选择了设计被动纳米材料这一不太雄心勃勃的路线。纳米机器是指具有纳米级组件的有效系统。

Ribosomes are only 20 nanometers in diameter.

人体充满了纳米机器,可以说构成了人体的大部分质量。一个细胞可能被认为是一台纳米机器,因为它由纳米级的组件组成。一个更明显的纳米机器将是核糖体,一种合成蛋白质的分子工厂。核糖体直径约为20纳米。其他生物纳米机器可能是细菌和病毒。

Nanorobotics uses nanotechnology to develop microscopic robots that are far smaller in width than a strand of human hair.

目前,纳米机器基本上仍处于研发阶段,尽管研究人员对其长期潜力充满希望。加州大学洛杉矶分校加利福尼亚纳米系统研究所纳米机器中心的研究人员于2008年4月宣布了一种纳米机器,当光激活时,它可以在细胞内释放抗癌药物。这台被称为纳米叶轮的机器由介孔二氧化硅纳米颗粒组成,其孔隙包裹在偶氮苯中,偶氮苯是一种可以根据光照在两个不同位置之间切换的化学物质。纳米叶轮的内部填充了抗癌药物,然后将其导入培养中的人类癌细胞中,通过光照射使其释放有效载荷。通过改变光的强度和波长,研究人员可以精确控制他们的纳米机器。

纽约大学化学系Nadrian Seeman实验室还制造了其他有趣的纳米机器。利用DNA,Seeman博士已经制造出了在不同构型之间交替的主动栅格阵列,甚至还有一个DNA“步行者”,可以在分子“腿”上向前移动希曼的实验室已经证明了DNA作为纳米机器建筑材料的多功能性。

尽管纳米机器还处于研究阶段,但其最大的长期影响可能出现在制造业、医学和军事领域。如果纳米机器可以被诱导进行自我复制,或者可以通过自组装进行大规模制造,并通过编程进行协作来创建对象,那么它们就可以形成一个定制的制造系统,其能力远远超过当今存在的任何东西。这种假想的桌面设备被称为纳米工厂。

  • 发表于 2021-12-11 10:08
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  • 分类:科学

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