国家材料科学研究所 分子机器人通常长度在100纳米到100微米之间,需要一个致动器、处理器和传感器才能正常工作
通过微调它们之间的相互作用,数百万机器人可以成群结队地一起移动,这比单个机器人的体积大得多,提供了几个优势
比例尺:20微米
学分:国家材料科学研究所(NIMS) 多学科研究导致了分子大小机器人的创新制造
《先进材料科学与技术》杂志上的一篇评论解释说,科学家们现在正在努力让数百万机器人相互作用并一起工作
北海道大学物理化学家Dr
阿基拉·卡库戈和他的同事在他们的评论中
近年来,由于超分子化学家、化学和生物分子工程师以及纳米技术专家等的努力,制造这些微型机器的工作取得了快速进展
但仍需要改进的一个领域是控制成群分子机器人的运动,这样它们就可以同时执行多项任务
为此,研究人员制造了具有三个关键部件的分子机器人:微管、单链脱氧核糖核酸和光敏化合物
微管充当分子机器人的马达,将化学能转化为机械功
脱氧核糖核酸链充当信息处理器,因为它具有惊人的存储数据和同时执行多种功能的能力
这种化合物,偶氮苯衍生物,能够感知光,充当分子机器人的开关
科学家利用脱氧核糖核酸传输和接收信息的能力来协调单个机器人之间的相互作用,制造了大量移动的分子机器人
科学家发明了一种利用脱氧核糖核酸控制分子机器人的新方法
当应用这种方法时,分子像一群鸟一样聚集,显示出不同的运动模式
版权所有:北海道大学 科学家已经通过调整微管的长度和刚度成功地控制了这些群的形状
相对僵硬的机器人成群结队地单向直线前进,而更灵活的机器人则形成旋转的环形群
然而,一个持续的挑战是让不同组的机器人同时群集,但模式不同
这是同时执行多个任务所必需的
一组科学家通过为刚性机器人设计一个DNA信号,将它们发送到单向束状群中,为柔性机器人设计另一个DNA信号,它们同时在环形群中旋转
光敏偶氮苯也被用来关闭和打开蜂群
当脱氧核糖核酸感应到紫外光时,它会从偶氮苯中翻译信息,从而关闭一个群体
当偶氮苯感应到可见光时,蜂群会切换回开启状态
研究人员写道:“机器人的尺寸已经从厘米缩小到纳米,参与群体的机器人数量已经从1000个增加到数百万个。”
然而,为了改进信息的处理、存储和传输,进一步的优化仍然是必要的
此外,除了提高分子机器人的寿命之外,还需要解决与能效和可重复使用性相关的问题
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