一、納米機器人技術原理

納(na)(na)(na)米生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)(sheng)是(shi)與SPM的(de)(de)(de)發明和(he)在生(sheng)(sheng)(sheng)命(ming)科學(xue)(xue)(xue)中的(de)(de)(de)應用分不(bu)開的(de)(de)(de)。生(sheng)(sheng)(sheng)命(ming)過程是(shi)已(yi)知(zhi)的(de)(de)(de)物(wu)理、化(hua)學(xue)(xue)(xue)過程中最(zui)復雜的(de)(de)(de)事情(qing)。不(bu)同于宏觀(guan)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)，納(na)(na)(na)米生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)是(shi)從微觀(guan)的(de)(de)(de)角度來觀(guan)察生(sheng)(sheng)(sheng)命(ming)現(xian)象、并以對分子(zi)的(de)(de)(de)操縱和(he)改(gai)性為目(mu)標的(de)(de)(de)。納(na)(na)(na)米生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)發展時(shi)間(jian)不(bu)長就已(yi)經取得了(le)(le)可喜的(de)(de)(de)成績(ji)。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)科學(xue)(xue)(xue)家在納(na)(na)(na)米生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)領(ling)域提出(chu)了(le)(le)許(xu)多富有挑(tiao)戰性的(de)(de)(de)新觀(guan)念。納(na)(na)(na)米生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)加工(gong)技術可以向(xiang)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)細胞學(xue)(xue)(xue)習。

事(shi)實上，每(mei)一個細(xi)胞都是一個活(huo)生生的(de)(de)(de)納米(mi)(mi)(mi)技術應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)實例：細(xi)胞不僅將燃(ran)料轉化為能(neng)量，而且按(an)照儲存(cun)在DNA中的(de)(de)(de)信息(xi)來(lai)建造和(he)激(ji)活(huo)蛋白質和(he)酶，通過對不同物種的(de)(de)(de)DNA進(jin)行(xing)重組，基(ji)因工程(cheng)家已經學會建造新(xin)的(de)(de)(de)這類納米(mi)(mi)(mi)工具，例如用(yong)細(xi)菌細(xi)胞來(lai)生產醫用(yong)激(ji)素。科學家根(gen)據分子病(bing)理(li)學的(de)(de)(de)原理(li)已經研(yan)制出各種各樣的(de)(de)(de)可以(yi)進(jin)入人(ren)體微(wei)觀(guan)世界行(xing)走的(de)(de)(de)納米(mi)(mi)(mi)機(ji)器(qi)人(ren)，有望用(yong)于清除有害物質、修復損壞基(ji)因、激(ji)活(huo)細(xi)胞能(neng)量、維護人(ren)體健康和(he)延長人(ren)類壽(shou)命。醫用(yong)納米(mi)(mi)(mi)機(ji)器(qi)人(ren)目前還處在試驗階段。

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(zhuan)家組的(de)(de)(de)驗收。在一個(ge)(ge)演示(shi)中，沈(shen)(shen)陽自(zi)動(dong)(dong)化(hua)所的(de)(de)(de)研究人員操縱“納(na)米微(wei)操作(zuo)機器(qi)人”，在一塊硅基片上(shang)1×2微(wei)米的(de)(de)(de)區域上(shang)清晰刻出“SIA”3個(ge)(ge)英文字(zi)母（沈(shen)(shen)陽自(zi)動(dong)(dong)化(hua)所的(de)(de)(de)縮(suo)寫）；另(ling)一個(ge)(ge)演示(shi)顯(xian)示(shi)，在一個(ge)(ge)5×5微(wei)米的(de)(de)(de)硅基片上(shang)，操作(zuo)者將一個(ge)(ge)4微(wei)米長、100納(na)米粗細(xi)的(de)(de)(de)碳納(na)米管準確移(yi)動(dong)(dong)到一個(ge)(ge)刻好的(de)(de)(de)溝槽里。

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(na)米操(cao)作技(ji)術(shu)作為一個重(zhong)要(yao)的戰略(lve)發展(zhan)方向吸引各國競相展(zhan)開(kai)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

在美國科幻大片《驚(jing)異大奇航(hang)》中(zhong)，科學(xue)家(jia)(jia)把變小的(de)(de)(de)人(ren)和飛(fei)船注射進人(ren)體，讓這些縮小的(de)(de)(de)“參觀者”直接觀看到(dao)人(ren)體各個器(qi)官的(de)(de)(de)組織和運行情(qing)況(kuang)。然而在現實(shi)中(zhong)，科學(xue)家(jia)(jia)根據分子病理學(xue)的(de)(de)(de)原理已經研制出(chu)各種各樣的(de)(de)(de)可(ke)以進入人(ren)體的(de)(de)(de)納米機器(qi)人(ren)，有望用(yong)于維護人(ren)體健康。

目前還處在(zai)試驗階(jie)段，大到長幾(ji)毫(hao)米，小到直徑幾(ji)微(wei)米；但可以肯定的是，未來(lai)幾(ji)年內，納米機器人將會帶來(lai)一(yi)場醫學革命。

許多工(gong)程師、科學家和醫生(sheng)都(dou)認為，醫用納米機器人(ren)有著無(wu)限的(de)潛(qian)力——而其中(zhong)最(zui)有可能的(de)包括(kuo)：治療(liao)動脈粥樣硬(ying)化、抗(kang)癌、去除血塊、清潔(jie)傷口(kou)、幫助凝血、祛除寄生(sheng)蟲、治療(liao)痛風(feng)、粉碎腎結石、人(ren)工(gong)授(shou)精以及(ji)激活細胞(bao)能量，使人(ren)不(bu)僅保持健康，而且延長(chang)壽(shou)命。