一、納米機器人技術原理

納(na)(na)米生(sheng)物學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)產生(sheng)是與SPM的(de)(de)(de)發明和在生(sheng)命(ming)科學(xue)(xue)(xue)中的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)分(fen)不開的(de)(de)(de)。生(sheng)命(ming)過程是已(yi)知(zhi)的(de)(de)(de)物理、化學(xue)(xue)(xue)過程中最復雜的(de)(de)(de)事情。不同于宏觀生(sheng)物學(xue)(xue)(xue)，納(na)(na)米生(sheng)物學(xue)(xue)(xue)是從微(wei)觀的(de)(de)(de)角度來觀察(cha)生(sheng)命(ming)現(xian)象、并以(yi)對(dui)分(fen)子的(de)(de)(de)操縱(zong)和改性為目標的(de)(de)(de)。納(na)(na)米生(sheng)物學(xue)(xue)(xue)發展時(shi)間不長(chang)就已(yi)經取(qu)得了(le)可喜(xi)的(de)(de)(de)成績。生(sheng)物科學(xue)(xue)(xue)家在納(na)(na)米生(sheng)物學(xue)(xue)(xue)領域提出了(le)許多富有挑戰性的(de)(de)(de)新(xin)觀念。納(na)(na)米生(sheng)物學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)加工技(ji)術可以(yi)向(xiang)生(sheng)物細胞(bao)學(xue)(xue)(xue)習。

事實上，每一個細(xi)胞都是(shi)一個活(huo)生(sheng)生(sheng)的(de)納米(mi)技術應用(yong)(yong)(yong)的(de)實例：細(xi)胞不(bu)僅將(jiang)燃料(liao)轉化為能量，而且按照儲存在DNA中的(de)信息來(lai)建造和激活(huo)蛋白質和酶，通過對不(bu)同物種(zhong)的(de)DNA進(jin)行重組(zu)，基因(yin)工(gong)程家已(yi)經學(xue)會建造新(xin)的(de)這(zhe)類納米(mi)工(gong)具，例如用(yong)(yong)(yong)細(xi)菌細(xi)胞來(lai)生(sheng)產醫(yi)用(yong)(yong)(yong)激素。科學(xue)家根據(ju)分子(zi)病理學(xue)的(de)原理已(yi)經研制出(chu)各(ge)種(zhong)各(ge)樣的(de)可以進(jin)入人體微觀世界行走的(de)納米(mi)機器人，有望用(yong)(yong)(yong)于(yu)清除(chu)有害物質、修復損壞基因(yin)、激活(huo)細(xi)胞能量、維護人體健康和延長人類壽命。醫(yi)用(yong)(yong)(yong)納米(mi)機器人目前還處(chu)在試驗(yan)階段。

二、納米機器人應用領域——中國應用

中國人也可以像擺棋子一樣擺弄原子了。一臺能夠在納米尺度上操作的機器人系統樣機由中國科學院沈陽自動化所研制成功，并通過了國家“863”自動化領域智能機器人專家組(zu)的驗收。在一個(ge)演示(shi)(shi)中，沈陽(yang)自動化(hua)所的研究人(ren)(ren)員操(cao)(cao)縱“納(na)米(mi)(mi)(mi)微(wei)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)機器人(ren)(ren)”，在一塊硅基(ji)(ji)片(pian)上(shang)1×2微(wei)米(mi)(mi)(mi)的區域上(shang)清晰刻出“SIA”3個(ge)英文字母（沈陽(yang)自動化(hua)所的縮寫）；另一個(ge)演示(shi)(shi)顯示(shi)(shi)，在一個(ge)5×5微(wei)米(mi)(mi)(mi)的硅基(ji)(ji)片(pian)上(shang)，操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)者將一個(ge)4微(wei)米(mi)(mi)(mi)長、100納(na)米(mi)(mi)(mi)粗細(xi)的碳納(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)準確移動到一個(ge)刻好的溝槽(cao)里。

測試顯示，在刻畫操作中，這臺納米微操作機器人在512個像素寬度的顯示區域里，重復定位誤差小于5個像素，精度達1%以上；在移動納米碳管的操作中，重復定位精度達到30納米；而在基于路標的定位測試中，其定位誤差小于4納米。專家解釋，1納米是10^-9米，大約等于10個氬原子并列成一條直線的長度。在納米尺度上的操作，被稱為“納米微操作”，是納米技術的重要內容，其目的是在納米尺度上按人的意愿對納米材料實現移動、整形、刻畫以及裝配等工作。納米微操作始于20世紀80年代，IBM的科學家1989年利用掃描式隧道顯微鏡（STM）操作35個氙原子在鎳金屬表面拼出I－B－M三個字母，成為轟動世界的新聞，開了納米微操作先河。從此，納米操作技術作為(wei)一個重(zhong)要的戰略發展(zhan)方向吸引各國競相展(zhan)開研究。

該項目研究人員介紹，這臺機器人系統在納米尺度下的系統建模方法、三維納觀力獲取與感知及誤差分析與補償方面有很多突破與創新，都達到世界先進水平。據介紹，這種納米微操作機器人可廣泛應用于納米科學實驗研究、生物工程與醫學實驗研究、微納米科研教學等領域。如生物學研究領域中，使用納米微操作機器人可完成對細胞染色體的切割操作；也可在DNA或分子水平上進行生化檢測及病理、生理測試實驗研究。此外這種機器人在IC工業中納米器件的裝配與加工方面也有良好的應用前景，如可以利用它操作納米微粒，裝配微/納米電子器件，甚至復雜的納米電路。這意味著，未來利用納米電路制成的電腦和家用電器，可以“想要它有多小，就能做多小”，甚至可以“塞進牙縫”；而未來利用納米操作技術制作的微型機器人，也可以鉆入人體替病人疏通血管，或在肉眼看不見的微觀世界里，完成人們自己不可能完成的任務。

三、納米機器人應用領域——國外應用

在美國科幻大(da)片(pian)《驚異大(da)奇航(hang)》中，科學家把變小的人(ren)(ren)和飛(fei)船注射進人(ren)(ren)體(ti)(ti)，讓(rang)這些(xie)縮小的“參觀者(zhe)”直(zhi)接(jie)觀看(kan)到人(ren)(ren)體(ti)(ti)各個器官的組(zu)織(zhi)和運行(xing)情況。然而在現實中，科學家根據(ju)分子病理學的原理已經研制出(chu)各種(zhong)各樣(yang)的可以進入人(ren)(ren)體(ti)(ti)的納米機器人(ren)(ren)，有望用于維護(hu)人(ren)(ren)體(ti)(ti)健康。

目前還處在試驗階段，大(da)到長幾(ji)毫(hao)米，小到直徑幾(ji)微(wei)米；但可以肯定的是，未來幾(ji)年(nian)內，納(na)米機器人將會帶來一場醫學(xue)革命(ming)。

許多工程師、科學(xue)家和醫生都認(ren)為，醫用納米機器(qi)人(ren)有(you)著(zhu)無(wu)限的(de)潛(qian)力——而(er)其中最有(you)可(ke)能的(de)包括：治療動脈粥樣硬化、抗癌、去除血塊、清(qing)潔傷(shang)口、幫助凝(ning)血、祛除寄生蟲、治療痛風、粉碎腎結(jie)石(shi)、人(ren)工授(shou)精以及激活細胞能量，使人(ren)不僅保持健康，而(er)且延長壽(shou)命。