一、納米機器人技術原理

納(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)的(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)是與SPM的(de)(de)(de)發明和在生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)科學(xue)中(zhong)的(de)(de)(de)應用(yong)分(fen)不開(kai)的(de)(de)(de)。生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)過程是已知的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)理、化學(xue)過程中(zhong)最復雜的(de)(de)(de)事(shi)情。不同于宏(hong)觀生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)，納(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)是從(cong)微觀的(de)(de)(de)角度來觀察(cha)生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)現象(xiang)、并以對分(fen)子的(de)(de)(de)操縱和改性為目標(biao)的(de)(de)(de)。納(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)發展時間不長就已經取得了可喜的(de)(de)(de)成績。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)科學(xue)家在納(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)領域提出(chu)了許多富有挑戰性的(de)(de)(de)新觀念。納(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)的(de)(de)(de)加工(gong)技術(shu)可以向(xiang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)細胞學(xue)習。

事實上，每一(yi)個細(xi)(xi)(xi)胞(bao)都是一(yi)個活(huo)生(sheng)生(sheng)的納(na)(na)米技術(shu)應(ying)用(yong)(yong)(yong)的實例(li)：細(xi)(xi)(xi)胞(bao)不(bu)僅將燃料轉化為能量，而且(qie)按(an)照儲存在DNA中(zhong)的信息來建(jian)造和(he)(he)激活(huo)蛋(dan)白質和(he)(he)酶(mei)，通(tong)過對不(bu)同物種的DNA進行(xing)重(zhong)組，基因(yin)工程家已經(jing)學會建(jian)造新的這類(lei)納(na)(na)米工具(ju)，例(li)如用(yong)(yong)(yong)細(xi)(xi)(xi)菌細(xi)(xi)(xi)胞(bao)來生(sheng)產醫用(yong)(yong)(yong)激素(su)。科學家根據(ju)分子病理學的原理已經(jing)研制出各(ge)種各(ge)樣的可以(yi)進入人(ren)(ren)體(ti)微觀世界行(xing)走(zou)的納(na)(na)米機器人(ren)(ren)，有望用(yong)(yong)(yong)于清除有害物質、修復損壞基因(yin)、激活(huo)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)能量、維護(hu)人(ren)(ren)體(ti)健(jian)康和(he)(he)延長人(ren)(ren)類(lei)壽(shou)命。醫用(yong)(yong)(yong)納(na)(na)米機器人(ren)(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家組的驗(yan)收(shou)。在一(yi)(yi)個(ge)(ge)演(yan)示(shi)中，沈陽自動(dong)化所的研(yan)究人員操(cao)(cao)縱“納(na)米(mi)微操(cao)(cao)作(zuo)機器人”，在一(yi)(yi)塊硅(gui)(gui)基片上(shang)1×2微米(mi)的區域上(shang)清晰刻出“SIA”3個(ge)(ge)英文(wen)字母（沈陽自動(dong)化所的縮寫）；另(ling)一(yi)(yi)個(ge)(ge)演(yan)示(shi)顯示(shi)，在一(yi)(yi)個(ge)(ge)5×5微米(mi)的硅(gui)(gui)基片上(shang)，操(cao)(cao)作(zuo)者將一(yi)(yi)個(ge)(ge)4微米(mi)長、100納(na)米(mi)粗(cu)細(xi)的碳納(na)米(mi)管準確移動(dong)到(dao)一(yi)(yi)個(ge)(ge)刻好的溝槽里。

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，納米操作技術作為一個重(zhong)要(yao)的戰略發展(zhan)方向吸引各國競(jing)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

在美國科幻大片《驚異大奇航(hang)》中，科學家(jia)把變小(xiao)的(de)(de)人(ren)和飛船注射進人(ren)體，讓(rang)這些縮小(xiao)的(de)(de)“參(can)觀者”直接觀看到人(ren)體各個器官的(de)(de)組織和運行情(qing)況(kuang)。然而在(zai)現實中，科學家(jia)根據分子病理學的(de)(de)原理已經研制出各種各樣(yang)的(de)(de)可(ke)以進入人(ren)體的(de)(de)納(na)米機器人(ren)，有望用于維護(hu)人(ren)體健(jian)康。

目前還處在(zai)試(shi)驗階段(duan)，大到長幾(ji)(ji)毫米(mi)，小(xiao)到直(zhi)徑幾(ji)(ji)微米(mi)；但可以肯(ken)定(ding)的(de)是，未(wei)來幾(ji)(ji)年內，納(na)米(mi)機器人將(jiang)會帶來一場(chang)醫(yi)學革命。

許多工程師(shi)、科學家和(he)醫生(sheng)都認為(wei)，醫用納米機器人(ren)有著無限的潛力——而其中最有可(ke)能的包括：治療動脈粥(zhou)樣硬化(hua)、抗(kang)癌、去(qu)除(chu)血塊(kuai)、清潔(jie)傷口、幫(bang)助凝血、祛(qu)除(chu)寄生(sheng)蟲(chong)、治療痛風、粉(fen)碎腎(shen)結石、人(ren)工授精(jing)以及激活細胞(bao)能量，使人(ren)不僅保持(chi)健(jian)康，而且延長壽(shou)命(ming)。