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科学家再出新玩儿法 可编程分子机器人

发布时间:2017-09-26

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机器人大家已经习以为常,生产各种商品和产品的流水线上,许多机器人或者机械手在完成着预先设定好的工作。这已经成为商品生产的习惯性模式。

在微观世界中,分子的组装和排列也可以看做某种程度上的“生产”,自然界有天然的智慧可以做到这一点,例如我们所熟知的DNA翻译成RNA,RNA翻译成蛋白质,某种程度上,这也是一种完美的流水线作业。

是否有一天,我们人类也可以建立一种这样的流水线,建立一种机械化的生产能力,预先设定可编程的内容,用于分子水平的“生产”和“组装”呢?

来自曼彻斯特大学的科学家们开发了一种“分子机器人”,这些机器人体积是百万分之一毫米,十亿个十亿的机器人聚集起来,也大概与一粒盐的体积相当。虽然体积非常小,但是它们能够执行一些基本的工作,比如构建其它的分子。这种微型机器人具有一个小型的机器手臂,每一个机器由150个碳、氢、氧和氮组成,能够操纵一个单分子。

领导这项研究的David Leigh教授解释道:“所有物质都是由原子构成的,而这些是构成分子的基本构件。我们的机器人实际上是一个由原子构成的分子机器人,就像你可以用乐高积木建造一个非常简单的机器人。然后,机器人对一系列简单的指令做出反应。这些指令是由科学家通过化学输入编程的。”

这些机器人在特殊的溶液中进行化学反应,可以由科学家控制和编程来完成一些基本任务。在未来,这些机器人可以用于医疗用途上,先进的制造过程,甚至可以建造分子工厂和装配线。这项研究近日发表在《自然》杂志上。

Leigh表示,“分子机器人技术是机械微型化的最终目标。我们的目标是设计并使最小的机器成为可能。这仅仅是开始,但我们预计在10到20年内,分子机器人将开始被用于在分子工厂的装配线上制造分子和材料。”

虽然建造和操作这样的微型机器非常复杂,但团队使用的技术却是基于简单的化学过程。机器人是用化学原理进行组装和操作的,就是原子和分子如何相互反应的科学,以及由小分子构成大分子。这与科学家利用简单的化学积木制造药物和塑料的过程异曲同工。

科学家再出新玩儿法 可编程分子机器人

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分子机器人工作流程示意图

分子机器人的潜在应用是非常多样化和令人兴奋的。一旦纳米机器人被制造出来,科学家们就可以通过添加化学输入来操作它们,这些输入告诉机器人该做什么,何时做,就像计算机程序一样。拥有如此小的机器的好处是大大降低了对材料的需求,可以加速和改善药物发现,大大降低了电力需求,并迅速增加了其他产品的小型化。

在未来,这样的分子水平“流水线生产”机器人,也许会组成一个“工厂”,这样的“工厂”有望变革分子的组装和药物的发现。那个时候,很多事情都会变得不一样,这样的革命性技术让人万分期待。

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