Ziyosfera

Nanorobot

Нано-шестерня

Нанороботлар ёки наноботлар — ўлчами молекулаларга тенг келадиган (100 нм дан кам), ҳаракатланиш, аҳборотни қайта ишлаш ва узатиш, дастурларни бажариш функсиясига эга бўлган роботлар.

Ўз нусхаларини яратишга, яъни ўз-ўзини кўпайтиришга қодир нанороботлар репликаторлар деб аталади[1][2]. Бундай наномашинлар Ричард Фейнманнинг 1959-йили чиққан „Пастда жой тўлиб тошиб ётибди“ Внизу полным-полно места [«Внизу полным-полно места»; Тҳере'с Плентй оф Роом ат тҳе Боттом] асарида асослаб беилган 1986-йилда Эрик Дрекслер ўзининг „ Яратиш машиналари: Нанотехнологиянинг яқинлашиб келаётган даври“ китобида уларни яратиш имкониятларини кўриб чиқиб, „нанобот“ атамасини фанга киритди.

Бошқа таърифлар нанороботни нано ўлчамдаги обектларга бевосита таъсир ўтказа оладиган ёки нано ўлчамдаги обектларни бошқаришга қодир бўлган машина сифатида тасвирлайди. Натижада, атом-кучи микроскопи каби йирик қурилмаларни ҳам нанороботлар деб ҳисоблаш мумкин, чунки у нано ўлчамдаги обектларни бошқара олади. Бундан ташқари, ҳатто нано ўлчамдаги аниқлик билан ҳаракатлана оладиган оддий роботларни ҳам нанороботлар деб ҳисоблаш мумкин.

„Наноробот“ сўзидан ташқари, „нанит“[3] ва „наноген“ иборалари ҳам қўлланади, аммо биринчи вариант ҳали ҳам жиддий муҳандислик тадқиқотлари контекстида техник жиҳатдан тўғри атама бўлиб қолмоқда.

Нанороботлар назарияси

Нанороботлар микроскопик ҳажмга эга бўлгани сабабли, уларнинг кўпчилиги микроскопик ва макроскопик муаммоларни ҳал қилишда биргаликда ишлашга муҳтож бўлиши мумкин. Назария репликация қилишга қодир бўлмаган нанороботлар тўдаларини (яъни „Утилитар туман“) ва атроф-муҳитда ўз-ўзини кўпайтиришга қодир бўлган (" кулранг шиллиқ " ва бошқа вариантлар) нанороботларни кўриб чиқади.

Баъзи нанороботлар тарафдорлари кулранг шиллиқ ссенарийсига жавобан, нанороботлар фақат чекланган миқдорда ва нанофабриканинг маълум бир майдонида репликация қилиш қобилиятига эга деган фикрда. Бундан ташқари, ушбу нанотехнологияни ҳавфсиз қиладиган ўз-ўзини репликация қилиш жараёни ҳали ишлаб чиқилмаган. Бундан ташқари, роботларнинг ўз-ўзини эркин репликация қилиши гипотетик жараён бўлиб, ҳозирги илмий тадқиқот режаларида к’риб чиқилмайди ҳам.

Шу билан бирга, беморга инекция қилинадиган ва нано миқёсда симсиз алоқа ролини бажарадиган тиббий нанороботларни яратиш режалаштирилмоқда. Бундай нанороботларни ўз-ўзидан нусха кўчириш йўли билан ишлаб чиқариш мумкин эмас, чунки бунда нусха кўчиришда хатолик келиб чиқиб, наноқурилманинг ишончлилигини пасайтириши ва тиббий вазифаларнинг бажарилишини ўзгартириши мумкин. Бунинг ўрнига нанороботларни ихтисослаштирилган тиббий нанофабрикаларда ишлаб чиқариш режалаштирилмоқда.

Нанороботлар конструксияси

молекуляр пропеллер

Нанороботларни илмий тадқиқ қилиш йўналишининг ривожланиши муносабати билан уларнинг ўзига хос дизайни масалалари ҳозирда энг долзарб ҳисобланади. Ушбу муаммони ҳал қилиш бўйича ташаббуслардан бири 2000-йилда Роберт Фрайтас ва Ралф Меркле томонидан асос солинган Нанофабрикаларни ривожлантириш бўйича ҳамкорлик[4] бўлиб, у амалий тадқиқот дастурини[5] ишлаб чиқишга қаратилган, бунда иш бошқариладиган олмос механосинтетик нанофабрикасини яратишга қаратилади. Натижада олмос бирикмалари асосида тиббий нанороботлар ишлаб чиқарилади.

Бунинг учун зондлаш, молекулалар ўртасидаги куч боғланишларини бошқариш ва навигация технологиялари ишлаб чиқилмоқда. Манипуляция асбоблари, ҳаракатлантирувчи аппаратлар (молекуляр моторлар) ва „борт компютери“ лойиҳалари ва прототиплари яратилмоқда.

Ҳаракат аппарати

молекуляр мотор

Молекуляр двигател — нано ўлчамли машиналар бўлиб, уларга энергия билан таъсир этилганда айланишга қодир. Молекуляр моторларнинг асосий хусусияти энергия қўлланилганда содир бўладиган такрорланувчи бир томонлама айланиш ҳаракатидир. Энергияни таъминлаш учун кимёвий, ёруғлик ва электрон туннел усуллари қўлланади.

Молекуляр двигателлар билан бир қаторда дизайни бўйича макроскопик аналогларга ўхшаш наноэлектр двигателлар ҳам яратилмоқда[6], ишлаш принципи квант эффектларидан фойдаланишга асосланган двигателлар ишлаб чиқилмоқда[7]. Сувда ишлайдиган нанодвигателлар ҳам яратилмоқда[8].

Наномобил

Наномобил бир[9] ёки бир нечта молекулалардан[10] ташкил топган, мустақил ҳаракатлана оладиган энг оддий нанороботдир. Энергия манбаи вазифасини ташқаридан таъминланган электр токи бажаради[11]. Тарихдаги биринчи наномобиллар пойгаси 2017-йилда бўлиб ўтди[12].

Яратиш усуллари

3Д босиб чиқариш

3Д босиб чиқариш — бу 3Д рақамли моделдан қатлам-қатлам жисмоний обектни яратиш усули. Нано ўлчамдаги 3Д босиб чиқариш аслида бир хил, аммо анча кичикроқ миқёсда 5-400 микрометр масштабдаги конструксияни чоп этиш учун бугунги 3Д принтерларнинг аниқлиги анча яхшиланиши керак.

3Д босиб чиқариш ва лазерли ўйма (гравировка)

Биринчи марта Жанубий Кореянинг Сеул шаҳрида ишлаб чиқилган техника икки босқичли 3Д босиб чиқариш жараёнидан фойдаланди: ҳақиқий 3Д босиб чиқариш ва плиталарнинг лазерли ўймакорлигидан. Нано ўлчовда аниқроқ бўлиш учун 3Д босиб чиқариш жараёнида лазерли ўйма машинаси ишлатилади. Ушбу техника жуда кўп афзалликларга эга. Биринчидан, босиб чиқариш жараёнининг умумий аниқлигини яхшилайди. Иккинчидан, техника потенциал наноробот сегментларини яратишга имкон беради.

Икки фотонли литография

3Д принтер фокусланган лазер нурлари билан тўғри жойларда қотиб қолган суюқ қатрондан фойдаланади. Лазер нурларининг марказлаштирилган нуқтаси ҳаракатланувчи нометалл ёрдамида қатрон орқали йўналтирилади ва кенглиги бир неча юз нанометр бўлган қаттиқ полимер чизиғини қолдиради. Ушбу усул қум донаси ўлчамидаги ҳайкалларни яратишга имкон беради. Ушбу техника 3Д нанопринтинг стандартлари бўйича етарлича тез ҳисобланади.

Потенсиал қўллаш сфераси

Наномашинларнинг биринчи фойдали қўлланиши, агар улар пайдо бўлса, тиббий технологияда режалаштирилган бўлиб, улар саратон ҳужайраларини аниқлаш ва йўқ қилиш учун ишлатилиши мумкин. Шунингдек, улар атроф-муҳитдаги заҳарли кимёвий моддаларни аниқлашлари ва уларнинг даражасини ўлчашлари мумкин.

  • Саратонни эрта аниқлаш ва саратон ҳужайраларига мақсадга қратилган дори етказиб бериш[13][14][15]
  • Биотиббий асбоблар[16]
  • Жарроҳлик[17][18]
  • Фармакокинетика[19]
  • Қандли диабет билан касалланган беморларни кузатиш[20][21][22]
  • Унинг чизмаларига мувофиқ индивидуал молекулалардан қурилмани нанороботлар ёрдамида молекуляр йиғиш орқали ишлаб чиқариш
  • Кузатув ва жосуслик воситаси сифатида ҳарбий фойдаланиш, шунингдек, қурол сифатида ҳам. Нанороботлардан қурол сифатида фойдаланиш имкониятлари баъзи илмий-фантастик асарларда („Терминатор 2: Қиёмат куни“, „Терминатор: Генезис“, „Ер тик турган кун“, „Кобра ҳамласи“, „Устунлик“) намойиш этилган.
  • Космик тадқиқотлар ва ишланмалар (масалан, фон Нейман зондлари)

Технологиянинг ривожланиш даражаси

2016-йил ҳолатига кўра нанороботлар яратишнинг ҳали илмий-тадқиқот босқичида ҳисобланади. Баъзи олимларнинг таъкидлашича, нанороботларнинг айрим компонентлари аллақачон яратилган[23][24][25][26][27]. Бир қатор халқаро илмий конференсиялар[28][29] наноқурилма компонентларини ишлаб чиқишга ва бевосита нанороботларга бағишланган.

Молекуляр машиналарнинг баъзи ибтидоий прототиплари аллақачон яратилган. Мисол учун, кимёвий намуналардаги индивидуал молекулаларни санашга қодир, тахминан 1,5 нм калитга эга бўлган сенсор[30]. Яқинда Райс университети замонавий автомобилларда кимёвий жараёнларни тартибга солишда фойдаланиш учун наноқурилмаларни намойиш этди.

Энг мураккаб наноробот прототипларидан бири 2008-йил охирида Ёрген Кемс[31] бошчилигидаги халқаро гуруҳ томонидан яратилган „ДНК бох“дир. Қурилма муҳитга махсус ДНК фрагментларини қўшиш орқали бошқариладиган ҳаракатланувчи қисмга эга. Кемснинг фикрича, қурилма " ДНК компютери " сифатида ишлаши мумкин, чунки унинг асосида мантиқий ечимларни амалга ошириш мумкин. Қурилманинг муҳим хусусияти бу ДНК оригами ДНК оригами [ДНА оригами] деб аталадиган йиғиш усулидир, бунинг ёрдамида қурилма автоматик равишда йиғилади.

2010 йилда маконда ҳаракатлана оладиган ДНК асосидаги нанороботлар биринчи марта намойиш этилди[32].

2016-йилнинг ёзида Дрехел университети олимлари томирлар орқали дори воситаларини тез етказиб бериш учун керак бўладиган наноботларни яратишга муваффақ бўлди. Электромагнит майдон ёрдамида мутахассислар энг кичик роботларда юқори тезликни ишлаб чиқишга муваффақ бўлишди. Янги ишланма дори воситаларини организмнинг қон томирлари орқали юборишни осонлаштиради. Уларнинг хулосалари ва ихтиро тафсилотлари Сcиэнтифиc Репорц томонидан чоп этилган мақолада акс эттирилган. Электромагнит майдон роботларга таъсир қилиб, уларнинг айланишига сабаб бўлади. Занжирга уланган 13 та нанобот сониясига 17,85 микрометргача тезликка эришади. Кузатишлар давомида олимлар максимал тезликка эришилганда кичикроқ занжирларга бўлиниш қобилияти мавжудлигини аниқладилар. Наноботлар ҳатто магнит майдон йўналишини ўзгартириб, турли йўналишларга ҳам йўналтирилиши мумкин[33][34].

Санъатда

Кинода

Шунингдек кўринг

Манбалар

  1. ↑ Э. Дрекслер. Машини созидания: грядущая эра нанотехнологии, 1986.
  2. ↑ Джон Роберт Марлоу: война с репликаторами | Нанотехнологии Нанонеwснет
  3. ↑ „Нанороботы — будущий триумф или трагедия для человечества? — Нано Дайджест“. 2008-йил 11-июнда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2008-йил 13-июл.
  4. ↑ МолеcуларАссемблер.cом/Нанофаcторй Нанофаcторй
  5. ↑ МолеcуларАссемблер.cом/Нанофаcторй/Чалленгес.ҳтм Поситионал Диамондоид Молеcулар Мануфаcтуринг
  6. ↑ Ротатионал аcтуаторс басед он cарбон нанотубес : Артиcле : Натуре
  7. ↑ Элементи — новости науки: Предложена модел атомного квантового двигателя
  8. ↑ „Ученые создали нанодвигатель на воде“ (ру). РИА Новости (20200914т1802). Қаралди: 2022-йил 20-феврал.
  9. ↑ мембрана.ру 21.10.2005 Построэн эздящий одномолекулярний автомобил (Wайбаcк Мачине сайтида 2019-03-27 санасида архивланган)Андоза:Недоступная ссылка
  10. ↑ мембрана.ру 20.01.2010 Химики изготовили гоночний наномобил (Wайбаcк Мачине сайтида 2019-03-27 санасида архивланган)Андоза:Недоступная ссылка
  11. ↑ Наука ХХИ век. Создан наномобил на электрической тяге
  12. ↑ {{{заглавие}}}.
  13. ↑ Нанотехнологии о раке
  14. ↑ Технология борби с раком
  15. ↑ Доставка лекарств
  16. ↑ Проэктированиэ медицинских устройств (Wайбаcк Мачине сайтида 2021-04-25 санасида архивланган)Андоза:Недоступная ссылка
  17. ↑ Неуросургерй
  18. ↑ „Крошечные роботы для использования в хирургии“. 2014-йил 29-ноябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2021-йил 19-май.
  19. ↑ „Целевые лекарства“. 2017-йил 28-декабрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2008-йил 20-июл.
  20. ↑ Нанороботи в терапии диабета
  21. ↑ Нанороботиcс фор Диабетес
  22. ↑ Wеллнесс Энгинеэринг, Наноробоц, Диабетес
  23. ↑ „Двуногая молекула самостоятельно ходит по плоскости“. Мембрана.ру (2005-йил 27-октябр). 2012-йил 8-сентябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  24. ↑ „Одномолекулярный автомобиль получил мотор“. Мембрана.ру (2006-йил 13-апрел). 2012-йил 12-сентябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  25. ↑ „Построен ездящий одномолекулярный автомобиль“. Мембрана.ру (2005-йил 26-октябр). 2012-йил 8-сентябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  26. ↑ „Мелких ходоков научили таскать молекулярные тяжести“. Мембрана.ру (2007-йил 19-январ). 2009-йил 26-февралда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  27. ↑ „Нанотехнологи изобрели колёсную пару“. Мембрана.ру (2007-йил 30-январ). 2012-йил 3-сентябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  28. ↑ „Wоркшоп «Трендс ин наномечаниcс анд наноэнгинеэринг»“ (эн). Cонференcес оф СибФУ. 2012-йил 23-июлда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  29. ↑ „ХХ юбилейная международная научно-техническая конференция «Экстремальная робототехника. Нано-, микро- и макророботы» ЭР-2009“. ЦНИИ Робототехники и Технической Кибернетики. 2009-йил 17-апрелда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2009-йил 15-апрел.
  30. ↑ „Постгеномные технологии и молекулярная медицина“ (доc). Российская академия наук. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  31. ↑ Селф-ассемблй оф а наносcале ДНА бох wитҳ а cонтроллабле лид : научный журнал.
    Этот шаблон использует устаревший параметр «название». Пожалуйста, отредактируйте эту статью, заменив «название» на «заглавие».
  32. ↑ „Ученые создали на основе молекул ДНК четырехногого робота“. РИА Новости (2010-йил 14-май). Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  33. ↑ Литвиненок Роман. „Ученые создали нанороботов для скорейшей доставки лекарств по венам“. Планет-Тодай.ру (2016-йил 1-август). 2016-йил 1-августда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.
  34. ↑ „Ученые создали нанороботов для скорейшей доставки лекарств по венам (50)“. Яндекс.Новости. 2016-йил 1-августда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2018-йил 23-октябр.

Адабиётлар

Ҳаволалар

"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Nanorobot" dan olindi