德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的納米機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)技術(shù),可使納米機(jī)器人在分子工廠像流水線一樣以足夠快的速度工作,比迄今為止使用的生化過(guò)程快10萬(wàn)倍。這項(xiàng)新的研究成果已作為封面文章刊登在19日《科學(xué)》雜志上。
目前各發(fā)達(dá)國(guó)家都在競(jìng)相為未來(lái)的納米工廠開(kāi)發(fā)新技術(shù),并期望有一天像流水線作業(yè)一樣,利用分子機(jī)器來(lái)分析生物樣品或生產(chǎn)藥物,但傳統(tǒng)方法需通過(guò)添加酶、DNA鏈或借助光的作用將模塊激活,借助這種生化開(kāi)關(guān)讓納米機(jī)器人執(zhí)行某些任務(wù),例如攝取和運(yùn)輸分子,快則需要數(shù)分鐘,慢則需要數(shù)小時(shí)。慕尼黑工大合成生物系統(tǒng)物理系主任弗里德里希·西麥爾教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),通過(guò)施加電場(chǎng),首次成功實(shí)現(xiàn)電控納米機(jī)器人,新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)比以前的方法快10萬(wàn)倍。西麥爾介紹,新驅(qū)動(dòng)技術(shù)的原理很簡(jiǎn)單:DNA分子帶有負(fù)電荷,通過(guò)施加電場(chǎng),生物分子就可以移動(dòng)。
在這項(xiàng)富有創(chuàng)意的研究中,慕尼黑工大還與慕尼黑大學(xué)開(kāi)展合作,后者用著色分子對(duì)納米機(jī)器人手臂尖端進(jìn)行了標(biāo)注,這樣通過(guò)熒光顯微鏡可以跟蹤其運(yùn)動(dòng)。研究人員利用計(jì)算機(jī)控制來(lái)改變電場(chǎng)方向,調(diào)整手臂的方向并設(shè)定運(yùn)動(dòng)過(guò)程。西麥爾表示,電子控制可使納米機(jī)器人以毫秒間隔進(jìn)行運(yùn)動(dòng),比以前的生化驅(qū)動(dòng)器快10萬(wàn)倍。
新的控制技術(shù)不僅適合來(lái)回移動(dòng)著色納米顆粒,微型機(jī)器人手臂還可以對(duì)分子施力,這種相互作用可用于諸如醫(yī)學(xué)診斷和藥物開(kāi)發(fā)。西麥爾強(qiáng)調(diào):“由于納米機(jī)器人體積小且價(jià)格低廉,數(shù)百萬(wàn)個(gè)納米機(jī)器人可同時(shí)工作,就像在流水線上一樣,逐步發(fā)現(xiàn)化學(xué)試劑中的特定物質(zhì)或合成復(fù)雜分子。”
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