一、納米機器人技術原理

納(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)產生(sheng)(sheng)是(shi)與SPM的(de)(de)發(fa)(fa)明(ming)和在生(sheng)(sheng)命科學(xue)(xue)(xue)中的(de)(de)應用分(fen)不(bu)(bu)開的(de)(de)。生(sheng)(sheng)命過程(cheng)是(shi)已知的(de)(de)物(wu)理、化(hua)學(xue)(xue)(xue)過程(cheng)中最復雜的(de)(de)事情。不(bu)(bu)同于宏(hong)觀(guan)(guan)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)，納(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)是(shi)從微觀(guan)(guan)的(de)(de)角度來觀(guan)(guan)察生(sheng)(sheng)命現象(xiang)、并(bing)以對(dui)分(fen)子的(de)(de)操(cao)縱和改性為目(mu)標的(de)(de)。納(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)發(fa)(fa)展(zhan)時間不(bu)(bu)長就已經取得了可(ke)喜的(de)(de)成績。生(sheng)(sheng)物(wu)科學(xue)(xue)(xue)家在納(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)領域提出了許(xu)多(duo)富有挑戰性的(de)(de)新(xin)觀(guan)(guan)念。納(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)加工技術可(ke)以向生(sheng)(sheng)物(wu)細(xi)胞學(xue)(xue)(xue)習。

事實上，每一個細(xi)胞(bao)都(dou)是一個活(huo)生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)的(de)(de)納米(mi)技術(shu)應用(yong)的(de)(de)實例：細(xi)胞(bao)不僅將燃料轉化為(wei)能量，而且(qie)按照儲存(cun)在DNA中的(de)(de)信息來建(jian)造(zao)和激(ji)(ji)活(huo)蛋白質和酶，通過對(dui)不同物(wu)種的(de)(de)DNA進行重組，基因工(gong)程家已(yi)經(jing)學會建(jian)造(zao)新的(de)(de)這類納米(mi)工(gong)具，例如用(yong)細(xi)菌(jun)細(xi)胞(bao)來生(sheng)(sheng)產醫(yi)用(yong)激(ji)(ji)素。科學家根據分子病理學的(de)(de)原理已(yi)經(jing)研制出(chu)各種各樣的(de)(de)可以(yi)進入(ru)人(ren)(ren)體微觀世界行走的(de)(de)納米(mi)機器(qi)人(ren)(ren)，有(you)望用(yong)于清除有(you)害物(wu)質、修復損壞(huai)基因、激(ji)(ji)活(huo)細(xi)胞(bao)能量、維護人(ren)(ren)體健康和延長人(ren)(ren)類壽命。醫(yi)用(yong)納米(mi)機器(qi)人(ren)(ren)目前還處在試驗(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的(de)(de)(de)驗收。在(zai)一(yi)(yi)個(ge)演(yan)示中，沈(shen)陽(yang)自(zi)動(dong)化所的(de)(de)(de)研究(jiu)人員操縱“納(na)(na)米微(wei)操作(zuo)機器人”，在(zai)一(yi)(yi)塊(kuai)硅基片(pian)上(shang)1×2微(wei)米的(de)(de)(de)區域上(shang)清晰刻出“SIA”3個(ge)英文(wen)字母（沈(shen)陽(yang)自(zi)動(dong)化所的(de)(de)(de)縮寫）；另一(yi)(yi)個(ge)演(yan)示顯示，在(zai)一(yi)(yi)個(ge)5×5微(wei)米的(de)(de)(de)硅基片(pian)上(shang)，操作(zuo)者將(jiang)一(yi)(yi)個(ge)4微(wei)米長、100納(na)(na)米粗細(xi)的(de)(de)(de)碳納(na)(na)米管(guan)準確移(yi)動(dong)到一(yi)(yi)個(ge)刻好的(de)(de)(de)溝(gou)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，納米操作技術作為一個重要的戰略發展方向吸引各國競相展開研究。

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(jing)異大奇航》中，科學(xue)家把變小的(de)(de)人和飛船注射進人體(ti)，讓這些縮小的(de)(de)“參觀者”直接觀看到人體(ti)各(ge)個器(qi)官的(de)(de)組織(zhi)和運行情況。然而在現實(shi)中，科學(xue)家根據分子病理(li)學(xue)的(de)(de)原理(li)已(yi)經研(yan)制出各(ge)種各(ge)樣(yang)的(de)(de)可以進入(ru)人體(ti)的(de)(de)納米機器(qi)人，有望用于維護人體(ti)健康。

目前(qian)還處在試驗階段，大到長(chang)幾毫米(mi)，小到直徑幾微(wei)米(mi)；但(dan)可以肯(ken)定的是，未來幾年內，納米(mi)機器人將會帶(dai)來一場醫(yi)學革命。

許多工程師、科學家(jia)和醫生都認為(wei)，醫用(yong)納米機器人(ren)有著無(wu)限的潛力——而(er)其中最有可(ke)能的包括(kuo)：治療(liao)動脈粥樣硬(ying)化、抗癌(ai)、去(qu)除血塊、清潔(jie)傷(shang)口、幫(bang)助凝血、祛除寄生蟲、治療(liao)痛風(feng)、粉碎腎結(jie)石、人(ren)工授精以(yi)及激活細胞(bao)能量，使人(ren)不僅(jin)保(bao)持健(jian)康，而(er)且延(yan)長壽命。