ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                            ნანორობოტი

ნანო-მექანიზმი

რობოტები, ზომით შედარებული მოლეკულასთან (100 ნმ-ზე ნაკლები), გადაადგილების, ინფორმაციის დამუშავებისა და გადაცემის, პროგრამების შესრულების ფუნქციებით.

ნანორობოტებს, რომლებსაც შეუძლიათ საკუთარი თავის ასლების შექმნა, ანუ თვითრეპროდუცირება, რეპლიკატორებს უწოდებენ. ასეთი ნანომანქანები დაფუძნებულია რიჩარდ ფეინმანის ცნობილ 1959 წლის მოხსენებაში „ქვემოთ უამრავი ოთახია“. 1986 წელს ერიკ დრექსლერმა გამოიგონა ტერმინი „ნანობოტი“ თავის წიგნში „შექმნის ძრავები: ნანოტექნოლოგიის მომავალი ერა“.

სხვა განმარტებები აღწერს ნანორობოტს, როგორც მანქანას, რომელსაც შეუძლია ზუსტი ურთიერთქმედება ნანომასშტაბის ობიექტებთან ან შეუძლია მანიპულირება ობიექტების ნანო მასშტაბით. შედეგად, ისეთი დიდი მოწყობილობებიც კი, როგორიცაა ატომური ძალის მიკროსკოპი, შეიძლება ჩაითვალოს ნანორობოტებად, რადგან ის მანიპულირებს ობიექტებს ნანო მასშტაბით. გარდა ამისა, ჩვეულებრივი რობოტებიც კი, რომლებსაც შეუძლიათ ნანომასშტაბის სიზუსტით გადაადგილება, შეიძლება ჩაითვალოს ნანორობოტებად.

სიტყვის „ნანორობოტის“ გარდა, ასევე გამოიყენება გამოთქმები „ნანიტი“ და „ნანოგენი“, თუმცა პირველი ვარიანტი კვლავ რჩება ტექნიკურად სწორ ტერმინად სერიოზული საინჟინრო კვლევის კონტექსტში.

იხ. ვიდეო - ЭТИ РОБОТЫ ИЗМЕНЯТ НАШУ ЖИЗНЬ?

ნანორობოტების თეორია - ვინაიდან ნანორობოტები ზომით მიკროსკოპულია, სავარაუდოა, რომ ბევრი მათგანი საჭირო იქნება ერთად იმუშაონ მიკროსკოპული და მაკროსკოპული პრობლემების გადასაჭრელად. განვიხილოთ ნანორობოტების ფარა, რომლებსაც არ აქვთ გამრავლების უნარი (ე.წ. "სასარგებლო ნისლი") და რომლებსაც შეუძლიათ გარემოში თვითგამრავლება ("ნაცრისფერი გუუ" და სხვა ვარიანტები).

ნანორობოტების ზოგიერთი მომხრე, "ნაცრისფერი გოოს" სცენარის საპასუხოდ, თვლის, რომ ნანორობოტებს შეუძლიათ გამრავლება მხოლოდ შეზღუდულ რაოდენობაში და ნანოქარხნის გარკვეულ სივრცეში. გარდა ამისა, ჯერ კიდევ არ არის შემუშავებული თვითრეპლიკაციის პროცესი, რომელიც ამ ნანოტექნოლოგიას უსაფრთხოს გახდის. გარდა ამისა, რობოტების უფასო თვითრეპლიკაცია ჰიპოთეტური პროცესია და არც კი განიხილება მიმდინარე კვლევის გეგმებში.

თუმცა, იგეგმება სამედიცინო ნანორობოტების შექმნა, რომლებიც შეჰყავთ პაციენტში და შეასრულებენ უკაბელო კომუნიკაციის როლს ნანომასშტაბში. ასეთი ნანორობოტების დამზადება შეუძლებელია თვითკოპირებით, რადგან ეს, სავარაუდოდ, გამოიწვევს კოპირების შეცდომებს, რამაც შეიძლება შეამციროს ნანომოწყობილობის სანდოობა და შეცვალოს სამედიცინო დავალებების შესრულება. ამის ნაცვლად, ნანორობოტების წარმოება იგეგმება სპეციალიზებულ სამედიცინო ნანოქარხნებში.

                                                                           

მოლეკულური პროპელერი

ნანორობოტების სამეცნიერო კვლევის მიმართულების შემუშავებასთან დაკავშირებით, მათი სპეციფიკური დიზაინის საკითხები ახლა ყველაზე მწვავედ დგას. ამ საკითხის გადასაჭრელად ერთ-ერთი ინიციატივაა Nanofactory Development Collaboration, რომელიც დააარსეს რობერტ ფრეიტასმა და რალფ მერკლემ 2000 წელს, რომელიც ფოკუსირებულია პრაქტიკული კვლევის პროგრამის შემუშავებაზე, რომელიც მიზნად ისახავს შექმნას კონტროლირებადი ალმასის მექანოსინთეზური ნანოქარხანა, რომელიც შეძლებს ალმასის ნაერთებზე დაფუძნებული სამედიცინო ნანორობოტების წარმოება.

ამისთვის მუშავდება ზონდირების ტექნოლოგიები, მოლეკულებს შორის ძალური კავშირების კონტროლი და ნავიგაცია. იქმნება მანიპულაციის ინსტრუმენტების პროექტები და პროტოტიპები, საავტომობილო აპარატი (მოლეკულური ძრავები) და „ბორტ კომპიუტერი“.

                                                                 

მოპლეკოლური მატორი

                                               მოლეკულური ძრავები არის ნანომასშტაბიანი მანქანები, რომლებსაც შეუძლიათ ბრუნვა, როდესაც მათზე ენერგია გამოიყენება. მოლეკულური ძრავების მთავარი მახასიათებელია განმეორებადი ცალმხრივი ბრუნვის მოძრაობა, რომელიც ხდება ენერგიის გამოყენებისას. ენერგიის მიწოდებისთვის გამოიყენება ქიმიური, მსუბუქი და ელექტრონული გვირაბის მეთოდები.

მოლეკულური ძრავების გარდა, ასევე იქმნება ნანოელექტრული ძრავები, რომლებიც დიზაინით მაკროსკოპული ანალოგების მსგავსია, შექმნილია ძრავები, რომელთა მუშაობის პრინციპი ემყარება კვანტური ეფექტების გამოყენებას. ასევე იქმნება წყალზე მომუშავე ნანოძრავები.

ნანომობილი

ნანომობილური არის უმარტივესი ნანორობოტი, რომელიც შედგება ერთი ან რამდენიმე მოლეკულისგან, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებლად გადაადგილება. ნანო-მანქანების პირველი რბოლა 2017 წელს გაიმართა.

შექმნის მეთოდები

3D ბეჭდვა

3D ბეჭდვა არის ფიზიკური ობიექტის ფენა-ფენა 3D ციფრული მოდელის შექმნის მეთოდი. 3D ბეჭდვა ნანომასშტაბში არსებითად იგივეა, მაგრამ გაცილებით მცირე მასშტაბით. 5-400 მიკრომეტრის მასშტაბის სტრუქტურის დასაბეჭდად, დღევანდელი 3D პრინტერების სიზუსტე მნიშვნელოვნად უნდა გაუმჯობესდეს.

3D ბეჭდვა და ლაზერული გრავირება

ტექნიკა, რომელიც პირველად განვითარდა სეულში, სამხრეთ კორეაში, იყენებს ორეტაპიან 3D ბეჭდვის პროცესს: რეალურ 3D ბეჭდვას და ფირფიტების ლაზერულ გრავირებას. ნანომასშტაბზე მეტი სიზუსტისთვის, 3D ბეჭდვის პროცესი იყენებს ლაზერულ გრავიურ მანქანას. ამ ტექნიკას ბევრი უპირატესობა აქვს. პირველ რიგში, ეს აუმჯობესებს ბეჭდვის პროცესის საერთო სიზუსტეს. მეორეც, ტექნიკა შესაძლებელს ხდის ნანორობოტის სეგმენტების პოტენციურად შექმნას.

ორფოტონიანი ლითოგრაფია

3D პრინტერი იყენებს თხევად ფისს, რომელიც გამაგრებულია ზუსტად სწორ ადგილებში ფოკუსირებული ლაზერის სხივით. ლაზერის სხივის ფოკუსური წერტილი მიმართულია ფისის მეშვეობით მოძრავი სარკეების გამოყენებით და ტოვებს მყარი პოლიმერის ხაზს მხოლოდ რამდენიმე ასეული ნანომეტრის სიგანეზე. ეს რეზოლუცია საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ქვიშის მარცვლის ზომის ქანდაკებები. ეს ტექნიკა საკმაოდ სწრაფია 3D ნანობეჭდვის სტანდარტების მიხედვით.

პოტენციური ფარგლები

ნანომანქანების პირველი სასარგებლო გამოყენება, თუ ისინი გამოჩნდება, დაგეგმილია სამედიცინო ტექნოლოგიაში, სადაც მათი გამოყენება შესაძლებელია კიბოს უჯრედების იდენტიფიცირებისთვის და განადგურებისთვის. მათ ასევე შეუძლიათ აღმოაჩინონ ტოქსიკური ქიმიკატები გარემოში და გაზომონ მათი დონე.

კიბოს ადრეული გამოვლენა და მიზნობრივი წამლის მიწოდება კიბოს უჯრედებში

ბიოსამედიცინო ინსტრუმენტაცია

ქირურგია

ფარმაკოკინეტიკა

დიაბეტით დაავადებულთა დაკვირვება

ნანორობოტების მიერ მოლეკულური შეკრების გზით მოწყობილობის წარმოება ცალკეული მოლეკულებისგან მისი ნახატების მიხედვით

სამხედრო გამოყენება, როგორც სათვალთვალო და ჯაშუშობის საშუალება, ასევე იარაღი. ნანობოტების იარაღად გამოყენების პოტენციალი ნაჩვენებია ზოგიერთ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ნაწარმოებში (ტერმინატორი 2: განკითხვის დღე, ტერმინატორი: დაბადება, დღე, როდესაც დედამიწა გაჩერდა, კობრას სროლა, უზენაესობა).

კოსმოსური კვლევა და განვითარება (მაგ. ფონ ნეუმანის ზონდები)

ტექნოლოგიის დონე

2016 წლის მონაცემებით, ნანორობოტები შექმნის კვლევის ეტაპზე არიან. ზოგიერთი მეცნიერი ამტკიცებს, რომ ნანორობოტების ზოგიერთი კომპონენტი უკვე შექმნილია. რიგი საერთაშორისო სამეცნიერო კონფერენციები ეძღვნება ნანომოწყობილობების კომპონენტების შემუშავებას და უშუალოდ ნანორობოტებს.

მოლეკულური მანქანების ზოგიერთი პრიმიტიული პროტოტიპი უკვე შეიქმნა. მაგალითად, სენსორი, რომელსაც აქვს გადამრთველი დაახლოებით 1,5 ნმ, რომელსაც შეუძლია ცალკეული მოლეკულების დათვლა ქიმიურ ნიმუშებში. ახლახან რაისის უნივერსიტეტმა აჩვენა ნანომოწყობილობები თანამედროვე მანქანებში ქიმიური პროცესების რეგულირებისთვის.

ერთ-ერთი ყველაზე რთული ნანორობოტის პროტოტიპი არის „დნმ-ის ყუთი“, რომელიც შეიქმნა 2008 წლის ბოლოს საერთაშორისო გუნდის მიერ, რომელსაც ხელმძღვანელობდა იორგენ კემსი. მოწყობილობას აქვს მოძრავი ნაწილი, რომელიც კონტროლდება დნმ-ის სპეციფიკური ფრაგმენტების შემცველობით. Kyems-ის თქმით, მოწყობილობას შეუძლია იმუშაოს როგორც "დნმ-ის კომპიუტერი", რადგან მის საფუძველზე შესაძლებელია ლოგიკური კარიბჭის დანერგვა. მოწყობილობის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი აწყობის მეთოდი, ეგრეთ წოდებული ორიგამის დნმ (ინგლისური), რომლის წყალობითაც მოწყობილობა ავტომატურად იკრიბება.

2010 წელს პირველად იქნა დემონსტრირებული დნმ-ზე დაფუძნებული ნანორობოტები, რომლებსაც შეუძლიათ კოსმოსში გადაადგილება.

2016 წლის ზაფხულში, დრეკელის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შეძლეს ნანობოტების შექმნა ვენებში წამლების სწრაფი მიწოდებისთვის. ელექტრომაგნიტური ველის დახმარებით ექსპერტებმა შეძლეს უმცირეს რობოტებში მაღალი სიჩქარის განვითარება. ახალი განვითარება გააადვილებს მედიკამენტების გაგზავნას სხეულის სისხლძარღვებში. მათი აღმოჩენები და გამოგონების დეტალები აისახა Scientific Reports-ის მიერ გამოქვეყნებულ სტატიაში. ელექტრომაგნიტური ველი გავლენას ახდენს რობოტებზე და იწვევს მათ ბრუნვას. ჯაჭვში დაკავშირებულ 13 ნანორობოტს შეუძლია მიაღწიოს სიჩქარეს 17,85 მიკრომეტრამდე წამში. მეცნიერებმა დაკვირვების დროს გამოავლინეს თვისება, რომელიც გამოიხატა მაქსიმალურ სიჩქარის მიღწევისას უფრო პატარა ჯაჭვებად დაყოფის უნარში. ნანობოტები შეიძლება გაიგზავნოს სხვადასხვა მიმართულებით მაგნიტური ველის მიმართულების შეცვლისას.

იხ. ვიდეო - Cancer Killing Nanobots