×
Что такое нанороботы?

Нанороботы или наноботы - это в первую очередь устройства, способные манипулировать одиночными атомами и молекулами, переставляя их с одного места на другое так, чтобы образовалась химическая связь, или растаскивать, чтобы химическая связь порвалась. Конечно, для создания новых структур или утилизации опасных веществ.

 

То есть эти молекулярные манипуляторы способны созидать и разрушать все сущее, запросто проникая даже в живую клетку, не повредив ее. Ту же самую клетку наноботы могут перестроить так, что человек излечится от рака или «отрастет» новая нога взамен протеза. Нанороботы просто соберут ее из окружающих их молекул. Все зависит от конкретной программы, которую получит наноробот для своего функционала. А он почти не имеет границ в рамках того, до чего этот робот может дотянуться из-за своих сверхмалых размеров.



Молекулярные манипуляторы, на самом деле, это такие же устройства, как большие роботы, только очень маленького размера, в 100 раз меньше микрона. И ограничены они только универсальными системами питания. Если в человеке достаточно энергии для поддержания жизнеспособности подобного робота, то вне живых организмов наноботу нужен дополнительный источник для своего жизнеобеспечения.

 

Проще говоря, вечных двигателей пока не придумано ни на макроскопическом уровне, ни на наноуровне, и нанобот должен иметь силовой агрегат, способный превращать внешнюю энергию в нечто похожее на механическое движение. Пока мы можем лишь представлять, как это должно выглядеть в теории, так как ничего настолько малого пока не создано. По одной причине – устройство размером с атом обретает иные свойства механики. Это, по сути, квазимеханика - направленное смещение достаточно крупных молекулярных фрагментов. Из всего этого, кстати, следует принципиальное ограничение снизу на размер машины как таковой - она не может быть меньше нескольких нанометров. Это предел. Вот и получается, что наноботы - это машины предельно малого размера. Отсюда и все проблемы с их конструированием.

 

В идеале наноробот - это силовой агрегат из пары-тройки сотен атомов с обязательным модулем функциональности. Зато такие аппараты открывают совершенно фантастические перспективы. Ведь прерогатива данного робота - собирать точно, исключая ошибки на каждом шаге сборки. Имея молекулярные машины, можно собирать молекулярные структуры неограниченной сложности и получать материалы с невиданными характеристиками.

 

Можно же, наоборот, аккуратно разбирать большие молекулы, например, полимеры, на атомы, не загрязняя среду осколками, которые неизбежно появляются при их утилизации методом «подрыва» или захоронения.

 

Возможны ли машины столь малого размера, как нанороботы? Конечно. В природе уже есть гигантский мир молекулярных манипуляторов, и возник он без участия человека. Это сама живая природа. Более того, сама идея о нанороботах «украдена» у живой природы. Удивительно упорядоченная внутренняя жизнь клетки организована молекулярными машинами. Одни машины практически без ошибок копируют генетические тексты, другие строят сложные агрегаты для сборки молекулярных машин и обслуживают их работу, третьи выполняют транспортную функцию - перетаскивают субклеточные структуры по специальным «рельсам», проложенным в клетке. В живой клетке несколько тысяч молекулярных машин, каждая из них занимается своим делом, и каждая из них преобразует химическую или тепловую энергию в квазимеханическое движение и использует наномеханику для точного выполнения определенной операции. Это поразительная картина. Она не только дает нам впечатляющие примеры нанотехнологий, но и меняет все наше мироощущение.

 

Но есть ограничения. Используя биотехнологию и генную инженерию, мы не можем выйти за границы, очерченные самой живой природой. Конечно, мы можем сделать те или иные биологические или подобные им субстанции в нужном нам количестве, но вырваться за рамки того набора функций, которые предопределены биологией, человечество принципиально не способно. Вся проблема в том, чтобы собрать первого нанобота, который поможет собирать себе подобных. И она долгое время была непреодолима.

 

Но в 2013 году все резко изменилось. Выяснилось, что если относительно короткую полимерную цепь уложить во фрактальную глобулу, то есть так же, как уложена ДНК, то получится молекулярная машина. Так что путь для создания по-настоящему искусственных молекулярных машин физика нашла, и первая такая машина может быть создана уже в ближайшие 2-3 года. Создание технологии конструирования и производства искусственных наноботов вполне способно привести к технологическому взрыву едва ли не во всех областях человеческой деятельности, горизонты которой сложно оценить объективно. Если подумать, то ждать осталось всего ничего. А с появлением наноботов все прочие научно-технологические сферы сделают огромный скачок вперед, и мир изменится.

 

Автор: Степан Мазур