一、納米機器人技術原理

納米生物學的產(chǎn)生是與SPM的發(fā)明和在生命科學中的應用分不開的。生命過程是已知的物理、化學過程中最復雜的事情。不同于宏觀生物學，納米生物學是從微觀的角度來觀察生命現(xiàn)象、并以對分子的操縱和改性為目標的。納米生物學發(fā)展時間不長就已經(jīng)取得了可喜的成績。生物科學家在納米生物學領域提出了許多富有挑戰(zhàn)性的新觀念。納米生物學的加工技術可以向生物細胞學習。

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(zhì)和酶，通過對不同物種的DNA進行重組，基因工程家已經(jīng)學會建造新的這類納米工具，例如用細菌細胞來生產(chǎn)醫(yī)用激素?？茖W家根據(jù)分子病理學的原理已經(jīng)研制出各種各樣的可以進入人體微觀世界行走的納米機器人，有望用于清除有害物質(zhì)、修復損壞基因、激活細胞能量、維護人體健康和延長人類壽命。醫(yī)用納米機器人目前還處在試驗階段。

二、納米機器人應用領域——中國應用

中國人也可以像擺棋子一樣擺弄原子了。一臺能夠在納米尺度上操作的機器人系統(tǒng)樣機由中國科學院沈陽自動化所研制成功，并通過了國家“863”自動化領域智能機器人專家組的驗收。在一個演示中，沈陽自動化所的研究人員操縱“納米微操作機器人”，在一塊硅基片上1×2微米的區(qū)域上清晰刻出“SIA”3個英文字母（沈陽自動化所的縮寫）；另一個演示顯示，在一個5×5微米的硅基片上，操作者將一個4微米長、100納米粗細的碳納米管準確移動到一個刻好的溝槽里。

測試顯示，在刻畫操作中，這臺納米微操作機器人在512個像素寬度的顯示區(qū)域里，重復定位誤差小于5個像素，精度達1%以上；在移動納米碳管的操作中，重復定位精度達到30納米；而在基于路標的定位測試中，其定位誤差小于4納米。專家解釋，1納米是10^-9米，大約等于10個氬原子并列成一條直線的長度。在納米尺度上的操作，被稱為“納米微操作”，是納米技術的重要內(nèi)容，其目的是在納米尺度上按人的意愿對納米材料實現(xiàn)移動、整形、刻畫以及裝配等工作。納米微操作始于20世紀80年代，IBM的科學家1989年利用掃描式隧道顯微鏡（STM）操作35個氙原子在鎳金屬表面拼出I－B－M三個字母，成為轟動世界的新聞，開了納米微操作先河。從此，納米操作技術作為一個重要的戰(zhàn)略發(fā)展方向吸引各國競相展開研究。

該項目研究人員介紹，這臺機器人系統(tǒng)在納米尺度下的系統(tǒng)建模方法、三維納觀力獲取與感知及誤差分析與補償方面有很多突破與創(chuàng)新，都達到世界先進水平。據(jù)介紹，這種納米微操作機器人可廣泛應用于納米科學實驗研究、生物工程與醫(yī)學實驗研究、微納米科研教學等領域。如生物學研究領域中，使用納米微操作機器人可完成對細胞染色體的切割操作；也可在DNA或分子水平上進行生化檢測及病理、生理測試實驗研究。此外這種機器人在IC工業(yè)中納米器件的裝配與加工方面也有良好的應用前景，如可以利用它操作納米微粒，裝配微/納米電子器件，甚至復雜的納米電路。這意味著，未來利用納米電路制成的電腦和家用電器，可以“想要它有多小，就能做多小”，甚至可以“塞進牙縫”；而未來利用納米操作技術制作的微型機器人，也可以鉆入人體替病人疏通血管，或在肉眼看不見的微觀世界里，完成人們自己不可能完成的任務。

三、納米機器人應用領域——國外應用

在美國科幻大片《驚異大奇航》中，科學家把變小的人和飛船注射進人體，讓這些縮小的“參觀者”直接觀看到人體各個器官的組織和運行情況。然而在現(xiàn)實中，科學家根據(jù)分子病理學的原理已經(jīng)研制出各種各樣的可以進入人體的納米機器人，有望用于維護人體健康。

目前還處在試驗階段，大到長幾毫米，小到直徑幾微米；但可以肯定的是，未來幾年內(nèi)，納米機器人將會帶來一場醫(yī)學革命。

許多工程師、科學家和醫(yī)生都認為，醫(yī)用納米機器人有著無限的潛力——而其中最有可能的包括：治療動脈粥樣硬化、抗癌、去除血塊、清潔傷口、幫助凝血、祛除寄生蟲、治療痛風、粉碎腎結石、人工授精以及激活細胞能量，使人不僅保持健康，而且延長壽命。

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