纳米机器人模板

二、纳米机器人的应用用
• 纳米机器人潜在用途十分广泛，其中特别重要的 就是应用于医疗和军事领域。
应用之一：医用纳米机器人
• 第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机 结合体。这种纳米机器人可注入人体血管内，进 行健康检查和疾病治疗。
• 第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具 有特定功能的纳米尺度的分子装置，可以用其吞 噬病毒，杀死癌细胞。
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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。
进入21世纪，科技发展如火如荼，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wk.baidu.com难题
• 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。
（1）驱动装置 压电陶瓷驱动器 （2）传感装置 AFM探针等 （3）控制系统 高精度定位 （4）人机（宏观----微观）交互装置与接口
比例放大 比例缩小
三、面临的难题
为了让纳米机器人具有实用性，需要重点解决三个问题：
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导航
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动力
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移动方式
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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。
导航机制
3.1.2 机载导航系统：内部传感器
纳米生物传感器是纳米生物机器人获取信息及进行运动控制 的重要部件，目前主要研究利用碳纳米管、蛋白质、色素、 硅悬臂等的机械、光学、化学、电及生物特性进行设计。
（后边图片详细）
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。
• 第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种 可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦 问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。
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。
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。
其他应用举例：
• 直接前往感染部位，提供小剂量却有效的药物治 疗，相应减少药物的副作用。
• 携带小型超声波信号发生器治疗肾结石。 • 在人血中放入纳米巡航工具，能自动寻找沉积于
静脉血管壁上的胆固醇，然后将它们一一分解。 • 将由硅晶片制成的存储器（ROM）微型设备植
入大脑中，与神经通路相连，可用以治疗帕金森 氏症或其他神经性疾病。
应用之二：军用纳米机器人
• 首先，将纳米机器人应用到传统的武器技术装备中去，通 过改善其制造材料、制作工艺、指控系统、制导系统、运 输和储存方式，提高传统武器技术装备的战术技术性能， 加强传统作战手段的杀伤效能。
• 其次，开发新的人体作战手段和作战方式，比如研发出能 堵住人脸、鼻、口、眼的纳米微型组件，或能粘住手、脚 的纳米微型组件等等。
• 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。
纳米机器人： 空想还是现实？
理学院 光科1001班 李晨 10272006
右图是英国画师 Adam Baines的科 幻作品
一、纳米机器人的构想
• “纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴， 它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计 制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。
• 纳米生物学的近期设想，是在纳米尺度上应用生 物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器 人，也称纳米机器人。合成生物学对细胞信号传 导与基因调控网络重新设计，开发“在体” （in vivo）或“湿”的生物计算机或细胞机器 人，从而产生了另种方式的纳米机器人技术。
• 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。