纳米蜘蛛

美國哥倫比亞大學科學家近日成功研製出一種由DNA分子構成的“納米蜘蛛”微型機器人，它們能夠跟隨DNA的運行軌跡自由地行走、移動、轉向以及停止，並且它們能夠自由地在二維物體的表面行走。
據悉，這種“納米蜘蛛”機器人的大小僅有4納米，比人類頭髮直徑的十萬分之一還小。該“納米蜘蛛”機器人的發明是對幾年前“蜘蛛分子”機器人的改進與升級，其功能更加強大，這種納米機器人不僅能夠自由地在二維物體的表面行走，而且還能吞食麵包碎屑。雖然以前研製出的DNA分子機器人也具有行走功能，但不會超過3步，而“納米蜘蛛”機器人卻能行走100納米的距離，相當於行走50步。


納米”機器人可以用於醫療事業，以幫助人類識別並殺死癌細胞以達到治療癌症的目的，還可以幫助人們完成外科手術，清理動脈血管垃圾，及組成計算機新硬件等。科學家們已經研發出這種機器人的生產線。

“納米機器人”的研製屬於分子仿生學的範疇，它根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計製造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。 納米生物學的近期設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研製可編程的分子機器人，也稱納米機器人。
概述:
納米生物學的近期設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研製可編程的分子機器人，也稱納米機器人。 目前涉及的內容可歸納為以下三個方面：
?在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的聯繫。
?在納米尺度上獲得生命信息，例如，利用掃描隧道顯微鏡獲取細胞膜和細胞表面的結構信息等。
?納米機器人的研製。 納米機器人是納米生物學中最具有誘惑力的內容，第一代納米機器人是生物系統和機械系統的有機結合體，
應用：
這種納米機器人可注入人體血管內，進行健康檢查和疾病治療。 還可以用來進行人體器官的修復工作、作整容手術、從基因中除去有害的ＤＮＡ，或把正常的ＤＮＡ安裝在基因中，使機體正常運行。 第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。 這種納米機器人一旦問世將徹底改變人類的勞動和生活方式。 應用編輯本段回目錄用不了多久，個頭只有分子大小的納米機器人將源源不斷地進入人類的日常生活。
它們將為我們製造鑽石、艦艇、鞋子、牛排和復制更多的機器人。 要它們停止工作只需啟動事先設定的程序。 表面來看，上述想法近乎不可思議：一項單一的技術在應用初期就能治病、延緩衰老、清理有毒的廢物、擴大世界的食物供應、築路、造汽車和造樓房？ 這並非天方夜譚，也許在21世紀中葉前就可以實現。
現在，全世界的研究機構都在想方設法將這些設想變成現實。 今年1月，美國總統克林頓甚至宣布成立美國國家納米研究機構，承諾提供50億美元進行這方面的嘗試。
其實，納米技術一詞由來已久。 理查德·費恩曼是繼愛因斯坦之後最有爭議和最偉大的理論物理學家，1959年他在一次題目為《在物質底層有大量的空間》的演講中提出：將來人類有可能建造一種分子大小的微型機器，可以把分子甚至單個的原子作為建築構件在非常細小的空間構建物質，這意味著人類可以在最底層空間製造任何東西。 從分子和原子著手改變和組織分子是化學家和生物學家意欲到達的目標。 這將使生產程序變得非常簡單，你只需將獲取到的大量的分子進行重新組合就可形成有用的物體。
事實上，每一個細胞都是一個活生生的納米技術應用的實例：細胞不僅將燃料轉化為能量，而且按照儲存在DNA中的信息來建造和激活蛋白質和?，通過對不同物種的DNA進行重組，基因工程家已經學會建造新的這類納米工具，例如用細菌細胞來生產醫用激素。
納米技術的大膽應用設想還包括：利用納米機器將獲取的碳原子逐個組織起來，變成精美的金剛石；將二氧化物分子重新分解為原來的組成部分；在人血中放入納米巡航工具，它能自動尋找沉積於靜脈血管壁上的膽固醇，然後將它們一一分解；將來納米機器能夠把草地上剪下來的草變成麵包……在完全意義上講，世上每一個現實存在的物體無論是電腦還是奶酪都是由分子組成的；
在理論上，納米機器可以構建所有的物體。
當然從理論到真正實現應用是不能等同的，但納米機械專家已經表明，實現納米技術的應用是可行的。 在掃描隧道電子顯微鏡幫助下，納米機械專家已經能將獨立的原子安排成自然界從未有的結構。 此外，納米機械專家還設計出了只由幾個分子組成的微小齒輪和馬達。 （切勿將這些齒輪和馬達與那些由數以百萬計分子組成的用傳統技術構建的微小齒輪和馬達相混淆，這些機器同未來製造的機器相比較實在是太巨大了）。
25年內，納米技術學家期望實現這些存在於科學陳列室中的想法，創造出真實的、可以工作的納米機器。 這些納米機器有微小的“手指”可以精巧地處理各種分子；有微小的“電腦”來指揮“手指”如何操作。 “手指”可能由碳納米管製造，它的強度是鋼的100倍，細度是頭髮絲的五萬分之一。 “電腦”可能由碳納米管製造，這些碳納米管既能做晶體管又能做連接它們的導線。 “電腦”也可能由DNA製造，用適當的軟件和足夠的靈巧性進行武裝的納米機器人可以構建任何物質。
納米機器人執行任何任務包括自身複製都必須動用大量的納米機器。 血液裡可能存在數以百萬計的納米機器人；在每一個有毒廢物地點可能需要數以萬億計的納米機器人，要製造一輛汽車可能要調動數以一百億億計的納米機器人同時工作。 然而沒有一個生產線可以生產如此巨大數量的納米機器人。

納米定位技術
但是納米科學家眼中的納米機器可以做到這點。 他們設計的納米機器人可以完成兩件事情：執行它們的主要任務和製造出它們自身完美的複制體。 如果第一個納米機器人能夠製造出兩個複制體，這兩個複制體每個又可製造出兩個自己的複制體，很快就可以獲得萬億個納米機器人。
但是，假如納米機器人忘記停止複制會發生什麼？ 如果沒有一些內建的停止信號，納米機器人忘記停止複制這種災難的可能後果將會是無法計算的。 納米機器人在人體內快速復制能夠比癌症擴散還要快地佈滿正常組織；一個發瘋的製造食物機器人能夠把地球的整個生物圈變成一塊巨大的奶酪。
納米技術學家沒有迴避危險，但是他們相信他們能控制災難的發生。 其中一個辦法是設計出一種軟件程序使納米機器人在復制數代後自我摧毀。 另一種辦法是設計出一種只在特定條件下複製的機器人，例如只有在有毒化學物質以較高濃度出現時機器人才能複制，或者在一個很窄的溫度和濕度範圍內機器人才能複製。
就像電腦病毒的傳播一樣，所有以上這些努力都無法阻止那些不懷好意的人有意釋放某種納米機器人作為害人武器。 事實上，一些批評家指出納米技術可能的危險要大於它的益處。 然而，僅僅這些利益就已經太具誘惑力了，納米技術必將超過電子計算機和基因製藥而成為新世紀的技術發展方向。 世界可能會需要一個納米技術免疫系統，這個系統中納米機器人警察不斷地在微觀世界中同那些不懷好意的機器人進行戰鬥。