Нанороботы

Выполнил: студент группы ИКТп-24
Мишурин Юрий
Нанотехнология - высокотехнологичная отрасль , направленная на изучение и работу с атомами и молекулами .
Разработки в этой области ведут к революционным успехам в медицине , электронике , машиностроении и
создании искусственного интеллекта . Если 10 лет назад единицы людей представляли себе , что такое
нанотехнологии , то , через 5 лет , по оценкам экспертов , вся промышленность будет развиваться , используя
технологии работы с атомами и молекулами . С помощью нанотехноло гий можно очищать нефть и победить
многие вирусные заболевания , можно создать микроскопических роботов и продлить человеческую жизнь ,
можно победить СПИД и контролировать экологическую обстановку на планете , можно построить в миллион раз
более быстрые компьютеры и освоить Солнечную систему . А представьте себе ноутбук с нанотехнологическими
топливными ячейками вместо батареек . Такая машина , созданная японской компанией , может работать сутками
без подзарядки . Область науки и техники , именуемая нанотехнологией , как и соответствующая терминология ,
появились сравнительно недавно . Однако её перспективы настолько грандиозны для нашей цивилизации , что
необходимо широкое распространение основных идей нанотехнологии , " Нано " означает одну миллиардную
долю чего - либо.Например , нанометр - одна миллиардная доля метра . Примерно таковы размеры молекул
(поэтому часто нанотехнологию называют также молекулярной технологией ). Для сравнения , человеческий волос
приблизительно в шестьдесят тысяч раз толще одной молекулы . Наноразмерный масштаб используют для ха рактеристики самых маленьких объектов , например , атомов и молекул . Размер атома кремния составляет
0,24нм , а молекулы фуллерена С60 ( « футбольного мяча » , состоящего из шестидесяти атомов углерода ) - 0,75
нм.

Наноро́боты, или нанобо́ты — роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм),
обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.
Другие определения описывают наноробота как машину, способную точно взаимодействовать с
наноразмерными объектами или способной манипулировать объектами в наномасштабе.
Вследствие этого, даже крупные аппараты, такие как атомно-силовой микроскоп можно считать
нанороботами, так как он производит манипуляции объектами на наноуровне. Кроме того, даже
обычных роботов, которые могут перемещаться с наноразмерной точностью, можно считать
нанороботами.Кроме слова «наноробот» также используют выражения «нанит» и «наноген»,
однако, технически правильным термином в контексте серьёзных инженерных исследований все
равно остается первый вариант.
На данный момент, нанороботы находятся в научно-исследовательской стадии создания.
Некоторыми учёными утверждается, что уже созданы некоторые компоненты нанороботов.
Разработке компонентов наноустройств и непосредственно нанороботам посвящен ряд
международных научных конференций.Уже созданы некоторые примитивные прототипы
молекулярных машин. Например, датчик, имеющий переключатель около 1,5 нм, способный
вести подсчет отдельных молекул в химических образцах. Недавно университет
Райса продемонстрировал наноустройства для использования их в регулировании химических
процессов в современных автомобилях.Одним из самых сложных прототипов наноробота
является «DNA box», созданный в конце 2008 года международной группой под руководством
Йоргена Кьемса. Устройство имеет подвижную часть, управляемую с помощью добавления в
среду специфических фрагментов ДНК. По мнению Кьемса, устройство может работать как
«ДНК-компьютер», т.к на его базе возможна реализация логических вентилей. Важной
особенностью устройства является метод его сборки, так называемый ДНК оригами (анг.),
благодаря которому устройство собирается в автоматическом режиме.В 2010 году были впервые
продемонстрированы нанороботы на основе ДНК, способные перемещаться в пространстве.В
связи с развитием направления научных исследований нанороботов, сейчас наиболее остро стоят
вопросы их конкретного проектирования. Одной из инициатив по решению этой проблемы
является «Сотрудничество по разработке нанофабрик», основанное Робертом Фрайтасом и
Ральфом Меркле в 2000 году, деятельность которого сосредоточена на разработке практической
программы исследований, которая направлена на создание контролируемой алмазной
механосинтетической нанофабрики, которая будет способна к производству медицинских
нанороботов на основе алмазных соединений.Для этого разрабатываются технологии
зондирования, управления силовыми связями между молекулами и навигации. Создаются
проекты и прототипы инструментария для манипуляций, двигательного аппарата (молекулярные
моторы) и "бортового компьютера".
Наноразмерные машины, способные осуществлять вращение при приложении к ним энергии.
Главной особенностью молекулярных моторов являются повторяющиеся однонаправленные
вращательные движения происходящие при подаче энергии. Для подачи энергии используются
химический, световой метод, а также метод туннелирования электронов. Кроме молекулярных
двигателей, создаются также наноэлектродвигатели, сходные по конструкции с
макроскопическими аналогами[, проектируются двигатели, принцип работы которых
основывается на использовании квантовых эффектов.
По аналогии с традиционным электродвигателем, наномасштабные молекулярные моторы могут
быть приведены в движение путем резонансного или нерезонансного туннелирования электронов.
Наноразмерные вращающиеся машины на основе этих принципов были разработаны Петром
Кралом и его сотрудниками в Университете штата Иллиойс в Чикаго.
В 1999 году из лаборатории доктора Бена Феринги в университете Гронингена (Нидерланды)
поступило сообщение о создании однонаправленного молекулярного ротора.Их молекулярный
двигатель вращения на 360 ° состоит из бисхелицина соединенного двойной аксиальной связью и
имеющий два стереоцентра.
Впервые о создании молекулярного двигателя вращения сообщил Росс Келли в своей работе
в 1999 году. Его система состояла из трех триптициновых роторов ихелициновой части, и была
способна выполнять однонаправленные вращения в плоскости 120 °.