Ziyosfera

Nanorobot

Nano-shesternya

Nanorobotlar yoki nanobotlar — oʻlchami molekulalarga teng keladigan (100 nm dan kam), harakatlanish, ahborotni qayta ishlash va uzatish, dasturlarni bajarish funksiyasiga ega boʻlgan robotlar.

Oʻz nusxalarini yaratishga, yaʼni oʻz-oʻzini koʻpaytirishga qodir nanorobotlar replikatorlar deb ataladi[1][2]. Bunday nanomashinlar Richard Feynmanning 1959-yili chiqqan „Pastda joy toʻlib toshib yotibdi“ Vnizu polnыm-polno mesta [«Vnizu polnыm-polno mesta»; There's Plenty of Room at the Bottom] asarida asoslab beilgan 1986-yilda Erik Dreksler oʻzining „ Yaratish mashinalari: Nanotexnologiyaning yaqinlashib kelayotgan davri“ kitobida ularni yaratish imkoniyatlarini koʻrib chiqib, „nanobot“ atamasini fanga kiritdi.

Boshqa taʼriflar nanorobotni nano oʻlchamdagi obyektlarga bevosita taʼsir oʻtkaza oladigan yoki nano oʻlchamdagi obyektlarni boshqarishga qodir boʻlgan mashina sifatida tasvirlaydi. Natijada, atom-kuchi mikroskopi kabi yirik qurilmalarni ham nanorobotlar deb hisoblash mumkin, chunki u nano oʻlchamdagi obyektlarni boshqara oladi. Bundan tashqari, hatto nano oʻlchamdagi aniqlik bilan harakatlana oladigan oddiy robotlarni ham nanorobotlar deb hisoblash mumkin.

„Nanorobot“ soʻzidan tashqari, „nanit“[3] va „nanogen“ iboralari ham qoʻllanadi, ammo birinchi variant hali ham jiddiy muhandislik tadqiqotlari kontekstida texnik jihatdan toʻgʻri atama boʻlib qolmoqda.

Nanorobotlar nazariyasi

Nanorobotlar mikroskopik hajmga ega boʻlgani sababli, ularning koʻpchiligi mikroskopik va makroskopik muammolarni hal qilishda birgalikda ishlashga muhtoj boʻlishi mumkin. Nazariya replikatsiya qilishga qodir boʻlmagan nanorobotlar toʻdalarini (yaʼni „Utilitar tuman“) va atrof-muhitda oʻz-oʻzini koʻpaytirishga qodir boʻlgan (" kulrang shilliq " va boshqa variantlar) nanorobotlarni koʻrib chiqadi.

Baʼzi nanorobotlar tarafdorlari kulrang shilliq ssenariysiga javoban, nanorobotlar faqat cheklangan miqdorda va nanofabrikaning maʼlum bir maydonida replikatsiya qilish qobiliyatiga ega degan fikrda. Bundan tashqari, ushbu nanotexnologiyani havfsiz qiladigan oʻz-oʻzini replikatsiya qilish jarayoni hali ishlab chiqilmagan. Bundan tashqari, robotlarning oʻz-oʻzini erkin replikatsiya qilishi gipotetik jarayon boʻlib, hozirgi ilmiy tadqiqot rejalarida k’rib chiqilmaydi ham.

Shu bilan birga, bemorga inyektsiya qilinadigan va nano miqyosda simsiz aloqa rolini bajaradigan tibbiy nanorobotlarni yaratish rejalashtirilmoqda. Bunday nanorobotlarni oʻz-oʻzidan nusxa koʻchirish yoʻli bilan ishlab chiqarish mumkin emas, chunki bunda nusxa koʻchirishda xatolik kelib chiqib, nanoqurilmaning ishonchliligini pasaytirishi va tibbiy vazifalarning bajarilishini oʻzgartirishi mumkin. Buning oʻrniga nanorobotlarni ixtisoslashtirilgan tibbiy nanofabrikalarda ishlab chiqarish rejalashtirilmoqda.

Nanorobotlar konstruksiyasi

molekulyar propeller

Nanorobotlarni ilmiy tadqiq qilish yoʻnalishining rivojlanishi munosabati bilan ularning oʻziga xos dizayni masalalari hozirda eng dolzarb hisoblanadi. Ushbu muammoni hal qilish boʻyicha tashabbuslardan biri 2000-yilda Robert Fraytas va Ralf Merkle tomonidan asos solingan Nanofabrikalarni rivojlantirish boʻyicha hamkorlik[4] boʻlib, u amaliy tadqiqot dasturini[5] ishlab chiqishga qaratilgan, bunda ish boshqariladigan olmos mexanosintetik nanofabrikasini yaratishga qaratiladi. Natijada olmos birikmalari asosida tibbiy nanorobotlar ishlab chiqariladi.

Buning uchun zondlash, molekulalar oʻrtasidagi kuch bogʻlanishlarini boshqarish va navigatsiya texnologiyalari ishlab chiqilmoqda. Manipulyatsiya asboblari, harakatlantiruvchi apparatlar (molekulyar motorlar) va „bort kompyuteri“ loyihalari va prototiplari yaratilmoqda.

Harakat apparati

molekulyar motor

Molekulyar dvigatel — nano oʻlchamli mashinalar boʻlib, ularga energiya bilan taʼsir etilganda aylanishga qodir. Molekulyar motorlarning asosiy xususiyati energiya qoʻllanilganda sodir boʻladigan takrorlanuvchi bir tomonlama aylanish harakatidir. Energiyani taʼminlash uchun kimyoviy, yorugʻlik va elektron tunnel usullari qoʻllanadi.

Molekulyar dvigatellar bilan bir qatorda dizayni boʻyicha makroskopik analoglarga oʻxshash nanoelektr dvigatellar ham yaratilmoqda[6], ishlash printsipi kvant effektlaridan foydalanishga asoslangan dvigatellar ishlab chiqilmoqda[7]. Suvda ishlaydigan nanodvigatellar ham yaratilmoqda[8].

Nanomobil

Nanomobil bir[9] yoki bir nechta molekulalardan[10] tashkil topgan, mustaqil harakatlana oladigan eng oddiy nanorobotdir. Energiya manbai vazifasini tashqaridan taʼminlangan elektr toki bajaradi[11]. Tarixdagi birinchi nanomobillar poygasi 2017-yilda boʻlib oʻtdi[12].

Yaratish usullari

3D bosib chiqarish

3D bosib chiqarish — bu 3D raqamli modeldan qatlam-qatlam jismoniy obyektni yaratish usuli. Nano oʻlchamdagi 3D bosib chiqarish aslida bir xil, ammo ancha kichikroq miqyosda 5-400 mikrometr masshtabdagi konstruksiyani chop etish uchun bugungi 3D printerlarning aniqligi ancha yaxshilanishi kerak.

3D bosib chiqarish va lazerli oʻyma (gravirovka)

Birinchi marta Janubiy Koreyaning Seul shahrida ishlab chiqilgan texnika ikki bosqichli 3D bosib chiqarish jarayonidan foydalandi: haqiqiy 3D bosib chiqarish va plitalarning lazerli oʻymakorligidan. Nano oʻlchovda aniqroq boʻlish uchun 3D bosib chiqarish jarayonida lazerli oʻyma mashinasi ishlatiladi. Ushbu texnika juda koʻp afzalliklarga ega. Birinchidan, bosib chiqarish jarayonining umumiy aniqligini yaxshilaydi. Ikkinchidan, texnika potentsial nanorobot segmentlarini yaratishga imkon beradi.

Ikki fotonli litografiya

3D printer fokuslangan lazer nurlari bilan toʻgʻri joylarda qotib qolgan suyuq qatrondan foydalanadi. Lazer nurlarining markazlashtirilgan nuqtasi harakatlanuvchi nometall yordamida qatron orqali yoʻnaltiriladi va kengligi bir necha yuz nanometr boʻlgan qattiq polimer chizigʻini qoldiradi. Ushbu usul qum donasi oʻlchamidagi haykallarni yaratishga imkon beradi. Ushbu texnika 3D nanoprinting standartlari boʻyicha yetarlicha tez hisoblanadi.

Potensial qoʻllash sferasi

Nanomashinlarning birinchi foydali qoʻllanishi, agar ular paydo boʻlsa, tibbiy texnologiyada rejalashtirilgan boʻlib, ular saraton hujayralarini aniqlash va yoʻq qilish uchun ishlatilishi mumkin. Shuningdek, ular atrof-muhitdagi zaharli kimyoviy moddalarni aniqlashlari va ularning darajasini oʻlchashlari mumkin.

  • Saratonni erta aniqlash va saraton hujayralariga maqsadga qratilgan dori yetkazib berish[13][14][15]
  • Biotibbiy asboblar[16]
  • Jarrohlik[17][18]
  • Farmakokinetika[19]
  • Qandli diabet bilan kasallangan bemorlarni kuzatish[20][21][22]
  • Uning chizmalariga muvofiq individual molekulalardan qurilmani nanorobotlar yordamida molekulyar yigʻish orqali ishlab chiqarish
  • Kuzatuv va josuslik vositasi sifatida harbiy foydalanish, shuningdek, qurol sifatida ham. Nanorobotlardan qurol sifatida foydalanish imkoniyatlari baʼzi ilmiy-fantastik asarlarda („Terminator 2: Qiyomat kuni“, „Terminator: Genezis“, „Yer tik turgan kun“, „Kobra hamlasi“, „Ustunlik“) namoyish etilgan.
  • Kosmik tadqiqotlar va ishlanmalar (masalan, fon Neyman zondlari)

Texnologiyaning rivojlanish darajasi

2016-yil holatiga koʻra nanorobotlar yaratishning hali ilmiy-tadqiqot bosqichida hisoblanadi. Baʼzi olimlarning taʼkidlashicha, nanorobotlarning ayrim komponentlari allaqachon yaratilgan[23][24][25][26][27]. Bir qator xalqaro ilmiy konferensiyalar[28][29] nanoqurilma komponentlarini ishlab chiqishga va bevosita nanorobotlarga bagʻishlangan.

Molekulyar mashinalarning baʼzi ibtidoiy prototiplari allaqachon yaratilgan. Misol uchun, kimyoviy namunalardagi individual molekulalarni sanashga qodir, taxminan 1,5 nm kalitga ega boʻlgan sensor[30]. Yaqinda Rays universiteti zamonaviy avtomobillarda kimyoviy jarayonlarni tartibga solishda foydalanish uchun nanoqurilmalarni namoyish etdi.

Eng murakkab nanorobot prototiplaridan biri 2008-yil oxirida Yorgen Kyems[31] boshchiligidagi xalqaro guruh tomonidan yaratilgan „DNK box“dir. Qurilma muhitga maxsus DNK fragmentlarini qoʻshish orqali boshqariladigan harakatlanuvchi qismga ega. Kyemsning fikricha, qurilma " DNK kompyuteri " sifatida ishlashi mumkin, chunki uning asosida mantiqiy yechimlarni amalga oshirish mumkin. Qurilmaning muhim xususiyati bu DNK origami DNK origami [DNA origami] deb ataladigan yigʻish usulidir, buning yordamida qurilma avtomatik ravishda yigʻiladi.

2010 yilda makonda harakatlana oladigan DNK asosidagi nanorobotlar birinchi marta namoyish etildi[32].

2016-yilning yozida Drexel universiteti olimlari tomirlar orqali dori vositalarini tez yetkazib berish uchun kerak boʻladigan nanobotlarni yaratishga muvaffaq boʻldi. Elektromagnit maydon yordamida mutaxassislar eng kichik robotlarda yuqori tezlikni ishlab chiqishga muvaffaq boʻlishdi. Yangi ishlanma dori vositalarini organizmning qon tomirlari orqali yuborishni osonlashtiradi. Ularning xulosalari va ixtiro tafsilotlari Scientific Reports tomonidan chop etilgan maqolada aks ettirilgan. Elektromagnit maydon robotlarga taʼsir qilib, ularning aylanishiga sabab boʻladi. Zanjirga ulangan 13 ta nanobot soniyasiga 17,85 mikrometrgacha tezlikka erishadi. Kuzatishlar davomida olimlar maksimal tezlikka erishilganda kichikroq zanjirlarga boʻlinish qobiliyati mavjudligini aniqladilar. Nanobotlar hatto magnit maydon yoʻnalishini oʻzgartirib, turli yoʻnalishlarga ham yoʻnaltirilishi mumkin[33][34].

Sanʼatda

Kinoda

Shuningdek koʻring

Manbalar

  1. ↑ E. Dreksler. Mashini sozidaniya: gryaduщaya era nanotexnologii, 1986.
  2. ↑ Djon Robert Marlou: voyna s replikatorami | Nanotexnologii Nanonewsnet
  3. ↑ „Nanorobotы — buduщiy triumf ili tragediya dlya chelovechestva? — Nano Daydjest“. 2008-yil 11-iyunda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 13-iyul.
  4. ↑ MolecularAssembler.com/Nanofactory Nanofactory
  5. ↑ MolecularAssembler.com/Nanofactory/Challenges.htm Positional Diamondoid Molecular Manufacturing
  6. ↑ Rotational actuators based on carbon nanotubes : Article : Nature
  7. ↑ Elementi — novosti nauki: Predlojena model atomnogo kvantovogo dvigatelya
  8. ↑ „Uchenыe sozdali nanodvigatelь na vode“ (ru). RIA Novosti (20200914t1802). Qaraldi: 2022-yil 20-fevral.
  9. ↑ membrana.ru 21.10.2005 Postroen ezdyaщiy odnomolekulyarniy avtomobil (Wayback Machine saytida 2019-03-27 sanasida arxivlangan)Andoza:Nedostupnaya ssыlka
  10. ↑ membrana.ru 20.01.2010 Ximiki izgotovili gonochniy nanomobil (Wayback Machine saytida 2019-03-27 sanasida arxivlangan)Andoza:Nedostupnaya ssыlka
  11. ↑ Nauka XXI vek. Sozdan nanomobil na elektricheskoy tyage
  12. ↑ {{{zaglavie}}}.
  13. ↑ Nanotexnologii o rake
  14. ↑ Texnologiya borbi s rakom
  15. ↑ Dostavka lekarstv
  16. ↑ Proektirovanie meditsinskix ustroystv (Wayback Machine saytida 2021-04-25 sanasida arxivlangan)Andoza:Nedostupnaya ssыlka
  17. ↑ Neurosurgery
  18. ↑ „Kroshechnыe robotы dlya ispolьzovaniya v xirurgii“. 2014-yil 29-noyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2021-yil 19-may.
  19. ↑ „Tselevыe lekarstva“. 2017-yil 28-dekabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 20-iyul.
  20. ↑ Nanoroboti v terapii diabeta
  21. ↑ Nanorobotics for Diabetes
  22. ↑ Wellness Engineering, Nanorobots, Diabetes
  23. ↑ „Dvunogaya molekula samostoyatelьno xodit po ploskosti“. Membrana.ru (2005-yil 27-oktyabr). 2012-yil 8-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  24. ↑ „Odnomolekulyarnыy avtomobilь poluchil motor“. Membrana.ru (2006-yil 13-aprel). 2012-yil 12-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  25. ↑ „Postroen ezdyaщiy odnomolekulyarnыy avtomobilь“. Membrana.ru (2005-yil 26-oktyabr). 2012-yil 8-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  26. ↑ „Melkix xodokov nauchili taskatь molekulyarnыe tyajesti“. Membrana.ru (2007-yil 19-yanvar). 2009-yil 26-fevralda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  27. ↑ „Nanotexnologi izobreli kolyosnuyu paru“. Membrana.ru (2007-yil 30-yanvar). 2012-yil 3-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  28. ↑ „Workshop «Trends in nanomechanics and nanoengineering»“ (en). Conferences of SibFU. 2012-yil 23-iyulda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  29. ↑ „XX yubileynaya mejdunarodnaya nauchno-texnicheskaya konferentsiya «Ekstremalьnaya robototexnika. Nano-, mikro- i makrorobotы» ER-2009“. TsNII Robototexniki i Texnicheskoy Kibernetiki. 2009-yil 17-aprelda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2009-yil 15-aprel.
  30. ↑ „Postgenomnыe texnologii i molekulyarnaya meditsina“ (doc). Rossiyskaya akademiya nauk. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  31. ↑ Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid : nauchnыy jurnal.
    Etot shablon ispolьzuet ustarevshiy parametr «nazvanie». Pojaluysta, otredaktiruyte etu statьyu, zameniv «nazvanie» na «zaglavie».
  32. ↑ „Uchenыe sozdali na osnove molekul DNK chetыrexnogogo robota“. RIA Novosti (2010-yil 14-may). Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  33. ↑ Litvinenok Roman. „Uchenыe sozdali nanorobotov dlya skoreyshey dostavki lekarstv po venam“. Planet-Today.ru (2016-yil 1-avgust). 2016-yil 1-avgustda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.
  34. ↑ „Uchenыe sozdali nanorobotov dlya skoreyshey dostavki lekarstv po venam (50)“. Yandeks.Novosti. 2016-yil 1-avgustda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2018-yil 23-oktyabr.

Adabiyotlar

Havolalar

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