纳米机器人完整版.ppt

纳米机器人-;右图是英国画师Adam Baines的科幻作品;一、纳米机器人的构想;二、纳米机器人的应用用;应用之一：医用纳米机器人; 2010年5月，美国哥伦比亚大学的科学家成功研制出一种由脱氧核糖核酸(DNA)分子构成的纳米蜘蛛机器人。它们能够跟随DNA的运行轨迹自由地行走、移动、转向以及停止，并且能够自由地在二维物体的表面行走。这种纳米蜘蛛机器人只有4纳米长(一纳米为一米的十亿分之一)，比人类头发直径的十万分之一还小。; 科研人员研发出一种微型纳米粒子，可以通过患者的血流进入肿瘤，然后释放出药物，关掉一种非常重要的癌症基因。这项研究成果已经发表在《自然》杂志上。;以色列科学家目前正在研制一种微型纳米机器人。它可以在人体内“巡逻”，在锁定病症后自动释放所携带的药物。 这种技术的原理是：在编程 过程中将某种特定疾病定义为 “是”状态。 “巡逻”过程中， 机器人可执行一系列计算，检查 所在位置处信使核糖核酸(mRNA) 上的疾病指标，如果某种特定疾 病的所有指标都满足，机器人就 会做出应该释放药物的判断；如 果检测到的指标并不充分，它最 后会位于“否”的状态。;其他应用举例：;应用之二：军用纳米机器人;再次，对现有的化学和生物体进行改造或研发出新型的化学或生物体，并将其注入到人造或杂交的昆虫体内，通过昆虫将这些带有杀伤性的化学或生物体传播到敌国军民的身体之中。 最后，纳米机器人在进入敌人身体后，可通过自我复制或自我繁殖的方法迅速在敌方阵营中扩散。;美国国防部先进研究项目局(DARPA)与工业部门正在研制一种会飞的军用纳米机器人。 这种纳米机器人只有昆虫大小或鸟类大小；它不容易被发现，具有致命性、廉价、快速反应、持续作战、机动性等特点。 美国计划在2015年之前制造出鸟类大小的可以侦察大规模杀伤武器的纳米机器人，在2030年之前制造出昆虫大小的可以侦察大规模杀伤性武器的纳米机器人。;AV公司于2011年7月研制出一种用于侦察的纳米蜂鸟机器人。它装配不少纳米级元器件。这款机器人被《时代》周刊评为2011年度五十项最佳发明之一。; 进入21世纪，科技发??如火如荼，军事变革风起云涌。站在历史新起点上审视，到底什么科技能够像核武器一样，对未来军事产生革命性的影响？近来国外军事专家纷纷预言：纳米机器人离我们的战场并不遥远,它们在世界范围不仅将引领一场真正意义的战争革命,并将同时推进作战理念、作战方法的根本改变。;三、面临的难题;三、面临的难题; 导航机制 导航可以分为外部导航和机载导航。 3.1.1 外部导航系统：发送探测信号来定位。 可以使用很多不同的方法指示纳米机器人到达正确的位置。其中一种是让纳米机器人发出超声波脉冲信号，使用者通过使用带有超声波传感器的特殊设备来检测信号，从而跟踪纳米机器人的位置，指引它去往目的地。其他检测方法也包括放射性染料、X射线、无线电波或热量等。; 3.1.2 机载导航系统：内部传感器。 一个带有化学传感器的纳米机器人可以探测并根据特定的化学物质进行追踪，找到目的地。光谱传感器，能够从周围采样，探知周围物体发出的光谱，发现所要寻找的部位。;3.1;热激因子(HSF)蛋白在环境变化时结合到DNA并使溶液颜色变化，据此Tufts大学将蚀刻后充满寡核苷酸功能化微球的光纤束制成了光学DNA生物传感器平台，进行单核苷多态(SNPs)辨别或者探测病态的DNA，及监测DNA和蛋白质的相互作用。; 动力系统 可以从两个方面来考虑，一种是小到足以放进纳米机器人体内的电池，另一种是利用核能。将来，纳米机器人的动力最有可能是来自外部，从周围环境中获取能量。 例如： 配置电极直接从血流中获取能量。 携带少量化学物，这些化学物与血液结合产生反应，就能变成一种燃料。 利用 “塞贝克效应”，体温温差产生电压差。 ;3.2;Washington大学的Hess的纳米技术中心，建立了一个基于马达蛋白的，具有轨道、货物码头和控制系统的分子火车系统．系统中特殊的马达蛋白连接到填满蛋白的小容器上，并沿着细胞的骨架传输它们．目前该分子火车能够沿着加工路径移动货物，并可以控制kinesin轨道上微管的方向、向微管装载货物、用UV引导释放ATP来开关分子火车.;3.2;世界上首个双足纳米生物机器人：双腿由36个DNA碱基对构成，通过DNA上的锚定链和 DNA轨道结合；非固定链DNA片断使得锚定链从轨道上脱落下来，使机器人的双脚沿着轨道向前寻找下一个结合锚定链，重复该过程就可以让机器人沿预定轨道行走。;3.2;Comell大学Montemagno小组用特殊的结合材料涂在转子状分子上，再让它与置于溶液中的螺旋桨接合，ATP水解时驱动螺旋桨以每秒8周的速度旋转，从而