Mokslininkai priartėjo prie nanorobotų kūrimo. Tam yra medžiagų: nanodalelių, nanovamzdelių, grafeno, įvairių baltymų. Visi jie yra labai trapūs - norint juos ištirti, reikalingi nauji, tobulesni mikroskopai, kurie tyrimo proceso metu nepažeidžia prietaiso.
Nanorobotai gali būti naudingi daugelyje žmogaus gyvenimo sričių, pirmiausia medicinoje. Įsivaizduokite mažyčius išmaniuosius įrenginius, kurie tyliai veikia mūsų viduje, kontroliuoja įvairius parametrus, realiu laiku perduodami duomenis tiesiai į gydytojo išmanųjį telefoną. Toks robotas turi būti pagamintas iš biologiškai suderinamos medžiagos, kurios neatmeta kūnas, jai taip pat reikia energijos šaltinio ir atminties.
- „Salik.biz“
Akumuliatorius čia nepadės, nes padidėja prietaiso dydis, o jam surasti biologiškai suderinamą medžiagą nėra lengva. Problema išspręsta pasitelkiant pjezoelektrikus - medžiagas, kurios generuoja energiją mechaniškai jas pritaikydamos, pavyzdžiui, suspaudžiant. Taip pat yra priešingas poveikis - reaguodamos į elektrinio lauko veikimą, konstrukcijos, pagamintos iš pjezoelektrinių medžiagų, keičia savo formą.
Biologiškai suderinami pjezoelektriniai nanorobotai gali būti paleidžiami į kraujagysles, ir jie pulsaciją paverčia elektra. Kita galimybė yra maitinti prietaisus judant sąnariams ir raumenims. Bet tada nanorobotai negalės veikti nuolat, skirtingai nuo induose esančių.
Bet kokiu atveju nanorobotams reikia pasirinkti tinkamas medžiagas ir tiksliai nustatyti, kokį slėgį prietaisas turi patirti, kad būtų generuojamas elektros impulsas.
Atominiai santykiai
Trimatis objekto ar paviršiaus vaizdas nanoskalėje gaunamas naudojant atominės jėgos mikroskopą. Tai veikia taip: bet kurios medžiagos atomai sąveikauja tarpusavyje ir skirtingais būdais, priklausomai nuo atstumo. Dideliais atstumais jie traukia, tačiau artėjant atomų elektronų apvalkalai atstumia vienas kitą.
Reklaminis vaizdo įrašas:
„Zondo adata, kurios galas yra 1–30 nanometrų skersmens, artėja prie mėginio paviršiaus. Kai tik jis bus pakankamai artimas, zondo ir tiriamo objekto atomai pradės atstumti. Dėl to elastinga rankena, prie kurios pritvirtinta adata, sulenks “, - sako Arseniy Kalinin, NT-MDT„ Spectrum Instruments “pagrindinis kūrėjas.
Adata juda paviršiumi, o bet kokie aukščio skirtumai keičia konsolės lenkimą, kurį fiksuoja ypač tiksli optinė sistema. Zondui pereinant per paviršių, programinė įranga registruoja visą reljefą ir sukuria 3D modelį. Dėl to kompiuterio ekrane susidaro vaizdas, kurį galima išanalizuoti: išmatuoti bendrą mėginio šiurkštumą, objektų paviršiaus parametrus. Be to, tai atliekama natūralioje aplinkoje, kurioje yra mėginiai - skysti, vakuume, esant skirtingai temperatūrai. Horizontalią mikroskopo skiriamąją gebą riboja tik zondo galiuko skersmuo, tuo tarpu gerų instrumentų vertikalus tikslumas yra dešimtys pikometrų, mažesnių už atomo dydį.
Atominės jėgos mikroskopo adata patikrina mėginį / ITMO universiteto spaudos tarnyba.
Per 30 atominės jėgos mikroskopijos kūrimo metų mokslininkai išmoko nustatyti ne tik mėginio paviršiaus reljefą, bet ir medžiagos savybes: mechaninę, elektrinę, magnetinę, pjezoelektrinę. Ir visus šiuos parametrus galima išmatuoti aukščiausiu tikslumu. Tai labai prisidėjo prie medžiagų mokslo, nanotechnologijų ir biotechnologijų pažangos.
Biologai taip pat užsiima verslu
Pjezoelektrinių parametrų matavimas yra unikali atominės jėgos mikroskopo savybė. Ilgą laiką jis buvo naudojamas tik kietojo kūno pjezoelektrikų tyrimams. Biologiniai objektai yra gana minkšti, o zondo galiukas juos lengvai sugadina. Kaip plūgas, jis aria paviršių, išstumia ir deformuoja pavyzdį.
Neseniai Rusijos ir Portugalijos fizikai sugalvojo, kaip padaryti atominės jėgos mikroskopo adatą, kuri nepažeistų biologinio mėginio. Jie sukūrė algoritmą, pagal kurį zondas, judėdamas iš vieno taško į kitą, tolsta nuo paviršiaus tik tiek, kad niekaip nesikištų į jį. Tada jis paliečia tiriamąjį objektą ir vėl kyla, eidamas į kitą tašką. Adata, žinoma, vis tiek gali šiek tiek paspausti ant paviršiaus, tačiau tai yra elastinga sąveika, po kurios daiktas, nesvarbu, ar tai būtų baltymo molekulė, ar ląstelė, yra lengvai atkuriamas. Be to, slėgio jėgą kontroliuoja speciali programa. Ši technologija leidžia ištirti biologiškai suderinamą pjezoelektrinę struktūrą jos nepažeidžiant.
Naujasis metodas yra pritaikomas bet kuriam atominės jėgos mikroskopui, jei jame yra specialiai sukurta greitaeigė elektronika, kuri apdoroja pjezoelektrinį atsaką iš pulto ir programinė įranga, kuri paverčia duomenis žemėlapiu. Adata yra šiek tiek įtampa. Elektrinis laukas veikia pavyzdį, o zondas nuskaito jo mechaninį atsaką. Atsiliepimai yra panašūs, todėl galime išsiaiškinti, kaip išspausti objektą taip, kad jis reaguotų norimu elektriniu signalu. Tai suteikia tyrėjui įrankį ieškoti ir tirti naujus biologiškai suderinamus maisto šaltinius “, - aiškina Kalininas.