Znanstveniki so se zelo približali ustvarjanju nanorobotov. Za to obstajajo materiali: nanodelci, nanocevke, grafen, različne beljakovine. Vsi so zelo krhki - za njihovo preučevanje so potrebni novi, naprednejši mikroskopi, ki v procesu raziskovanja ne poškodujejo naprave.
Nanoroboti so lahko koristni na številnih področjih človeškega življenja, predvsem v medicini. Predstavljajte si drobne pametne naprave, ki tiho delujejo v nas, nadzirajo različne parametre in v realnem času prenašajo podatke neposredno na zdravnikov pametni telefon. Tak robot mora biti izdelan iz biokompatibilnega materiala, ki ga telo ne zavrne, potrebuje tudi vir napajanja in spomin.
Baterija tu ne bo pomagala, saj poveča velikost naprave, zanjo pa ni enostavno najti biokompatibilnega materiala. Težavo rešujemo s pomočjo piezoelektrikov - materialov, ki ustvarjajo energijo, če jih mehanično nanesemo, na primer stiskanje. Obstaja tudi nasproten učinek - kot odgovor na delovanje električnega polja strukture iz piezoelektričnih materialov spremenijo obliko.
Biokompatibilni piezoelektrični nanoroboti se lahko sprožijo v krvne žile in pretvorijo svojo pulzacijo v električno energijo. Druga možnost je, da naprave napajate s premikanjem sklepov in mišic. Toda potem nanoroboti ne bodo mogli stalno delovati, za razliko od tistih v posodah.
Vsekakor je za nanorobote potrebno izbrati ustrezne materiale in natančno določiti, koliko pritiska mora biti na napravo, da se v njej ustvari električni impulz.
Atomski odnosi
S pomočjo mikroskopa z atomsko silo dobimo tridimenzionalno sliko predmeta ali površine na nanodelcu. Deluje tako: atomi v kateri koli snovi medsebojno delujejo in na različne načine, odvisno od razdalje. Na velikih razdaljah jih privlačijo, a ko se približajo, se elektronske lupine atomov med seboj odbijajo.
Promocijski video:
„Igla sonde s premerom 1-30 nanometrov se približa površini vzorca. Takoj, ko se bo dovolj približal, se bodo atomi sonde in preiskovanega predmeta začeli odbijati. Kot rezultat, se bo elastična roka, na katero je igla pritrjena, upognila, pravi Arseniy Kalinin, vodilni razvijalec pri NT-MDT Spectrum Instruments.
Igla se premika po površini in morebitne višinske razlike spremenijo upogib konzole, kar posname ultra natančen optični sistem. Ko sonda prehaja čez površino, programska oprema beleži celoten relief in oblikuje 3D model tega. Kot rezultat se na zaslonu računalnika oblikuje slika, ki jo je mogoče analizirati: za merjenje celotne hrapavosti vzorca, parametrov predmetov na površini. Poleg tega to poteka v naravnem okolju za vzorce - tekoč, vakuumski, pri različnih temperaturah. Vodoravna ločljivost mikroskopa je omejena le s premerom konice sonde, medtem ko je navpična natančnost dobrih instrumentov na deset pikometer, kar je manj od velikosti atoma.
Igla mikroskopa z atomsko silo vzorči vzorec / ITMO University Press.
Za 30 let razvoja mikroskopije z atomsko silo so se znanstveniki naučili določiti ne samo površinski relief vzorca, temveč tudi lastnosti materiala: mehanski, električni, magnetni, piezoelektrični. In vse te parametre je mogoče izmeriti z največjo natančnostjo. To je močno pripomoglo k napredku znanosti o materialih, nanotehnologiji in biotehnologiji.
Tudi biologi poslujejo
Merjenje piezoelektričnih parametrov je edinstvena značilnost mikroskopa z atomsko silo. Dolgo časa so ga uporabljali le za proučevanje trdnih piezoelektrikov. Dejstvo je, da so biološki predmeti precej mehki, konica sonde jih zlahka poškoduje. Tako kot plug pluži površino, izpodrine in deformira vzorec.
Pred kratkim so fiziki iz Rusije in Portugalske ugotovili, kako narediti iglo z atomsko silo, ki ne bi poškodovala biološkega vzorca. Razvili so algoritem, po katerem se sonda, ko se premika z ene točke na drugo, odmakne od površine ravno toliko, da nanjo nikakor ne bi vplivala. Potem se dotakne preučenega predmeta in se spet dvigne ter se usmeri do naslednje točke. Seveda lahko igla še vedno nekoliko pritisne na površino, vendar je to elastična interakcija, po kateri se predmet, bodisi beljakovinska molekula ali celica, zlahka obnovi. Poleg tega silo pritiska nadzira poseben program. Ta tehnologija omogoča proučevanje biokompatibilne piezoelektrične strukture, ne da bi jo poškodovali.
"Nova metoda je uporabna za kateri koli atomsko silo mikroskop, pod pogojem, da obstaja posebej zasnovana elektronika za visoke hitrosti, ki procesira piezoelektrični odziv s konzole in programsko opremo, ki podatke pretvori v zemljevid. Na iglo se uporabi rahla napetost. Električno polje deluje na vzorec in sonda odčitava njegov mehanski odziv. Povratne informacije so podobne, zato lahko ugotovimo, kako stisniti predmet, tako da se odzove z želenim električnim signalom. To daje raziskovalcu orodje za iskanje in preučevanje novih biokompatibilnih virov hrane, "pojasnjuje Kalinin.