機(jī)器人大家已經(jīng)習(xí)以為常，生產(chǎn)各種商品和產(chǎn)品的流水線上，許多機(jī)器人或者機(jī)械手在完成著預(yù)先設(shè)定好的工作。這已經(jīng)成為商品生產(chǎn)的習(xí)慣性模式。
在微觀世界中，分子的組裝和排列也可以看做某種程度上的“生產(chǎn)”，自然界有天然的智慧可以做到這一點(diǎn)，例如我們所熟知的DNA翻譯成RNA，RNA翻譯成蛋白質(zhì)，某種程度上，這也是一種完美的流水線作業(yè)。
是否有一天，我們?nèi)祟愐部梢越⒁环N這樣的流水線，建立一種機(jī)械化的生產(chǎn)能力，預(yù)先設(shè)定可編程的內(nèi)容，用于分子水平的“生產(chǎn)”和“組裝”呢？
來(lái)自曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種“分子機(jī)器人”，這些機(jī)器人體積是百萬(wàn)分之一毫米，十億個(gè)十億的機(jī)器人聚集起來(lái)，也大概與一粒鹽的體積相當(dāng)。雖然體積非常小，但是它們能夠執(zhí)行一些基本的工作，比如構(gòu)建其它的分子。這種微型機(jī)器人具有一個(gè)小型的機(jī)器手臂，每一個(gè)機(jī)器由150個(gè)碳、氫、氧和氮組成，能夠操縱一個(gè)單分子。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的David Leigh教授解釋道：“所有物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，而這些是構(gòu)成分子的基本構(gòu)件。我們的機(jī)器人實(shí)際上是一個(gè)由原子構(gòu)成的分子機(jī)器人，就像你可以用樂(lè)高積木建造一個(gè)非常簡(jiǎn)單的機(jī)器人。然后，機(jī)器人對(duì)一系列簡(jiǎn)單的指令做出反應(yīng)。這些指令是由科學(xué)家通過(guò)化學(xué)輸入編程的。”
這些機(jī)器人在特殊的溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，可以由科學(xué)家控制和編程來(lái)完成一些基本任務(wù)。在未來(lái)，這些機(jī)器人可以用于醫(yī)療用途上，先進(jìn)的制造過(guò)程，甚至可以建造分子工廠和裝配線。這項(xiàng)研究近日發(fā)表在《自然》雜志上。
Leigh表示，“分子機(jī)器人技術(shù)是機(jī)械微型化的最終目標(biāo)。我們的目標(biāo)是設(shè)計(jì)并使最小的機(jī)器成為可能。這僅僅是開(kāi)始，但我們預(yù)計(jì)在10到20年內(nèi)，分子機(jī)器人將開(kāi)始被用于在分子工廠的裝配線上制造分子和材料。”
雖然建造和操作這樣的微型機(jī)器非常復(fù)雜，但團(tuán)隊(duì)使用的技術(shù)卻是基于簡(jiǎn)單的化學(xué)過(guò)程。機(jī)器人是用化學(xué)原理進(jìn)行組裝和操作的，就是原子和分子如何相互反應(yīng)的科學(xué)，以及由小分子構(gòu)成大分子。這與科學(xué)家利用簡(jiǎn)單的化學(xué)積木制造藥物和塑料的過(guò)程異曲同工。
分子機(jī)器人工作流程示意圖
分子機(jī)器人的潛在應(yīng)用是非常多樣化和令人興奮的。一旦納米機(jī)器人被制造出來(lái)，科學(xué)家們就可以通過(guò)添加化學(xué)輸入來(lái)操作它們，這些輸入告訴機(jī)器人該做什么，何時(shí)做，就像計(jì)算機(jī)程序一樣。擁有如此小的機(jī)器的好處是大大降低了對(duì)材料的需求，可以加速和改善藥物發(fā)現(xiàn)，大大降低了電力需求，并迅速增加了其他產(chǎn)品的小型化。
在未來(lái)，這樣的分子水平“流水線生產(chǎn)”機(jī)器人，也許會(huì)組成一個(gè)“工廠”，這樣的“工廠”有望變革分子的組裝和藥物的發(fā)現(xiàn)。那個(gè)時(shí)候，很多事情都會(huì)變得不一樣，這樣的革命性技術(shù)讓人萬(wàn)分期待。
