Построен наномозг для наноботов
Анирбан Бандиопадхай (Anirban Bandyopadhyay) и Сомобрата Ахария (Somobrata Acharya) из Международного центра для молодых учёных в Цукубе (ICYS) создали сложную молекулярную структуру, которая послужила командным устройством для нескольких нанороботов.
В своём опыте исследователи на практике показали, что особая система, собранная из 17 молекул DRQ (2,3,5,6-tetramethyl-1–4-benzoquinone), может работать как процессор, выполняющий за один такт 16 инструкций.
Одна такая молекула похожа по форме на кольцо с четырьмя спицами, которые могут по отдельности занимать несколько различных положений (что можно интерпретировать как двоичные нули и единицы). 16 молекул DRQ также составляют кольцо, с 17-й «сестрой» в центре, и вместе формируют молекулярную машину, способную кодировать в положении своих частей свыше 4 миллиардов комбинаций.
Важно, что переключением состояний всех 16 молекул во внешнем кольце заведует всего одна, та самая центральная молекула (между собой все 17 DRQ объединены водородными связями). Ну а состояние этой молекулы физики могут произвольно менять при помощи сканирующего туннельного микроскопа.
Авторы изобретения сравнивают принцип его действия с системой коммуникации клеток в мозге человека, а также с процессором. «Мы „инструктируем“ всего одну молекулу, — говорит Бандиопадхай, — и тем самым одновременно совершаем логическое переключение 16 молекул».
Но зачем это нужно? Учёные и медики связывают большие надежды с исцелением больных при помощи гипотетических (пока) наноботов, способных доставлять лекарства к строго заданной цели или выполнять некие «осмысленные» действия в потоке крови (кстати, почитайте вот об этом интересном опыте).
Но здесь один из ключевых вопросов — контроль над столь крошечными молекулярными машинами. Говоря проще — наноботам нужны «наномозги».
Молекулярная структура диаметром всего два нанометра, построенная Бандиопадхай и Ахария, — это первый в мире образец такого «наномозга». Пусть ещё не очень сложный, но он работает.
Исследователи поставили такой эксперимент: на внешней стороне своего «мозга» они закрепили восемь наномашин. Это были несколько разных молекулярных комплексов, в том числе, к примеру, самый маленький в мире лифт — молекулярная платформа, которая по команде могла подниматься и опускаться на высоту менее одного нанометра (диаметр платформы составлял 2,5 нанометра).
Под «оком» туннельного микроскопа все восемь наноботов выполняли инструкции, подаваемые учёными через единственную центральную молекулу DRQ, то есть — совершали какие-то заранее предопределённые движения.
Этот комплекс молекул Бандиопадхай и Ахария назвали «химический швейцарский армейский нож».
И хотя необходимость использования для подачи команд туннельного микроскопа сводит на нет всю феноменальную миниатюрность системы — этот опыт показывает путь, пройдя по которому до конца, учёным, вероятно, удастся-таки построить молекулярных роботов, способных на сложные запрограммированные действия внутри организма и более того — внутри отдельных клеток.
А ещё, как считают авторы работы, их «химический мозг» может стать основой для сверхпроизводительных процессоров, предназначенных уже не для молекулярных машин, а для компьютеров. Создатели «молекулярного процессора» построили его версию покрупнее, способную выполнять за одно переключение 256 операций, и разработали модификацию на 1024 операции.
О своих экспериментах Анирбан и Сомобрата отчитались в «Слушаниях национальной академии наук».
Узнайте о других «фокусах» нанотехнологий: крови Roboblood, мелких ходоках, 50 миллиардах смайликов, наноорехах-реакторах, капельном нанодвигателе, действующем нанорадиоприёмнике, «демоническом» выпрямителе тепла, наноструне и самом крупном наноковре, а также — о ездящем одномолекулярном автомобиле, солнечном моторе из одной молекулы и нанотехнологиях, которые человек будет съедать на обед.
Amazing Iron Man Suit That Actually Works
