Capítulo 1 : Nanorobótica
La robótica de nanoides, o forma abreviada, la nanorobótica, también conocida como nanobots, es un campo tecnológico emergente que crea máquinas o robots cuyos componentes tienen una escala de nanómetro (10-9 metros) o cerca de ella.
Las nanomáquinas se encuentran todavía en la fase de investigación y desarrollo en su mayor parte. Un posible uso de las nanomáquinas es la detección y el control de concentraciones químicas nocivas en el medio ambiente. Investigadores de la Universidad de Rice han demostrado un vehículo de una sola molécula que utiliza buckminsterfullerenos (también conocidos como buckyballs) para sus ruedas. El vehículo fue creado a través de una técnica química. Se activa regulando la temperatura del entorno circundante y ajustando la ubicación de la punta de un microscopio tunelizador de barrido.
Una definición adicional de un nanorobot es un robot que es capaz de manipular con precisión elementos a nanoescala o que puede interactuar con cosas a nivel de nanoescala. Este tipo de instrumentos están más estrechamente asociados con la microscopía o la microscopía de sonda de barrido que con el concepto de nanorobots como máquinas moleculares. Cuando se usa la definición de microscopía, incluso un equipo enorme como un microscopio de fuerza atómica puede considerarse un instrumento nanorobótico si está configurado para realizar nanomanipulación. Según este punto de vista, los robots de mayor tamaño, como los microrobots o los macrorobots, que son capaces de moverse con precisión a nanoescala también pueden considerarse nanorobots.
Según Richard Feynman, su antiguo estudiante de posgrado y colega Albert Hibbs fue el primero en proponer (alrededor de 1959) la idea de utilizar las micromáquinas teóricas de Feynman en el campo de la medicina. Hibbs fue colaborador de Richard Feynman (véase máquina biológica). Hibbs propuso que algunos dispositivos de reparación podrían algún día reducirse hasta el punto en que sería factible, en principio, "tragarse al cirujano". Feynman usó una frase similar para describir este escenario hipotético. El concepto se incluyó en el artículo de Feynman titulado "Hay mucho espacio en el fondo" que fue escrito en 1959.
Debido al hecho de que los nano-robots serían de un tamaño pequeño, es probable que un gran número de ellos necesitaran colaborar para completar tareas que son de escala microscópica o macroscópica. En numerosas obras de ciencia ficción aparecen enjambres de nano-robots. Estos enjambres de nano-robots pueden ser incapaces de replicarse, como en el caso de la niebla de servicios públicos, o pueden replicarse sin restricciones en su entorno natural, como en el caso de la sustancia viscosa gris y la biología sintética. Ejemplos de estos enjambres de nano-robots incluyen las nano-sondas Borg de Star Trek y "The New Breed" del episodio de The Outer Limits. En respuesta a los escenarios de sustancia viscosa gris que anteriormente habían ayudado a propagar, algunos defensores de la nanorobótica ahora sostienen la opinión de que los nano-robots que son capaces de replicarse fuera de un entorno de fábrica restringido no son un componente necesario de una nanotecnología supuestamente productiva, y que el proceso de autorreplicación, si alguna vez se desarrolla, podría hacerse que sea inherentemente seguro. Este punto de vista se produce como una reacción a los escenarios de viscosidad gris que anteriormente habían ayudado a propagar. También afirman que sus planes actuales para construir y utilizar la fabricación molecular no implican en realidad replicadores de forrajeo libre. Esto es algo que afirman. Algunas de estas conversaciones se quedan en el nivel de una generalización amplia que no se puede construir y no alcanzan el nivel de la ingeniería técnica.
Se ha enviado a la Asamblea General de las Naciones Unidas un documento que incluye una propuesta sobre el desarrollo de la nanobiotecnología utilizando enfoques de tecnología de diseño abierto, como el hardware y el software de código abiertos. El documento contiene la propuesta. Según el documento que se presentó a las Naciones Unidas, de la misma manera que el código abierto ha avanzado en el desarrollo de sistemas informáticos en los últimos años, un enfoque similar debería beneficiar a la sociedad en general y acelerar el desarrollo de la nanorobótica. El uso de la nanobiotecnología debe codificarse como parte del legado humano que se transmitirá a las generaciones futuras, y debe desarrollarse como una tecnología abierta con principios éticos que sirvan de base para su uso en actividades pacíficas. Se ha sugerido que la tecnología abierta es un componente crítico para lograr tal objetivo.
Ahora se está llevando a cabo una carrera por los nanorobots, y está siendo impulsada por la investigación y el desarrollo tecnológico de la misma manera que lo fueron la carrera espacial y la carrera de armas nucleares.
Es una empresa muy difícil fabricar nanomáquinas que estén hechas de componentes moleculares. Debido al grado de complejidad, un gran número de científicos e ingenieros continúan colaborando en otros campos de estudio para lograr avances en esta área emergente de desarrollo. Por lo tanto, es bastante fácil comprender la importancia de los diversos procesos de fabricación que se utilizan ahora en la producción de nanorobots:
Un enfoque para la fabricación de nanorobots para tareas médicas comunes, como instrumentos quirúrgicos, diagnósticos y administración de medicamentos, puede ser concebible mediante el uso combinado de nanoelectrónica, fotolitografía y nuevos biomateriales. [Cita requerida] [Cita requerida].
Un robot de ácido nucleico, a menudo conocido como nubot, es una máquina molecular hecha de material orgánico que opera a nanoescala. A pesar de que no proporciona una teleoperación precisa de los prototipos diseñados mientras están en vivo.
Ha habido muchos artículos que indican cómo los motores moleculares sintéticos pueden unirse a las superficies. Se ha demostrado que estas nanomáquinas fundamentales, cuando se limitan a la superficie de un material macroscópico, se comportan de manera similar a la de las máquinas. Los motores anclados en superficie tienen el potencial de ser utilizados de una manera similar a la de una cinta transportadora con el fin de mover y posicionar materiales a nanoescala en una superficie.
Colaboración de nanofábricas, con el objetivo particular de establecer una mecanosíntesis de diamantes controlada posicionalmente, así como una nanofábrica de diamantes que tendría el potencial de fabricar nanorobots médicos de diamantes.
En el tema de rápido desarrollo de los sistemas biohíbridos, los componentes estructurales biológicos y sintéticos se reúnen para su uso en aplicaciones biomédicas o robóticas. Los componentes que componen los sistemas bio-nanoelectromecánicos (BioNEMS), como el ADN, las proteínas y las piezas mecánicas nanoestructuradas, tienen un tamaño a escala nanométrica. La escritura directa de características a nanoescala es posible gracias a la resistencia de los haces de electrones de tioleno, a la que sigue la funcionalización de la superficie de resistencia naturalmente reactiva con biomoléculas.
El uso de microorganismos biológicos, como la bacteria Escherichia coli, se sugiere mediante este método. Por lo tanto, se utiliza un flagelo para los fines de la propulsión del modelo. Los campos electromagnéticos son a menudo responsables de controlar los movimientos de los dispositivos biológicos integrados de este tipo. Un medidor de humedad fue desarrollado por químicos de la Universidad de Nebraska que fusionaron una bacteria con un chip de computadora de silicio para producir el dispositivo.
Es posible reentrenar a los retrovirus para que se adhieran a las células y reemplacen el ADN. Con el fin de transmitir material genético empaquetado en un vector, participan en un procedimiento que se conoce como transcripción inversa. Los gatos se han utilizado para probar la eficacia de estos vectores de terapia génica, que introducen genes en el organismo genéticamente modificado (OGM), lo que hace que exprese la característica en cuestión.
La impresión en tres dimensiones, o impresión 3D, se refiere a la práctica de construir objetos tridimensionales mediante la combinación de una serie de técnicas de fabricación aditiva.
La impresión 3D de objetos a nanoescala utiliza muchos de los mismos procesos, integrados en un tamaño algo más manejable.
Para imprimir una estructura en la escala de 5-400 µm, existe un requisito importante para que la precisión de la máquina de impresión 3D aumente significativamente.
Una técnica de impresión 3D que se lleva a cabo en dos etapas, Como una forma de realizar mejoras, se introdujo el uso de la impresión 3D y las placas grabadas con láser.
Cuando se trata de la planificación y construcción de máquinas a nanoescala con elementos móviles, hay una serie de obstáculos y obstáculos que deben superarse. La necesidad de desarrollar herramientas extremadamente precisas y métodos de manipulación que sean capaces de ensamblar nanoestructuras individuales con gran precisión en un dispositivo funcional es quizás el más evidente de estos desafíos. Un problema menos obvio está asociado a la idiosincrasia de la adhesión y la fricción a nanoescala. No es viable simplemente reducir un diseño existente para un dispositivo macroscópico que tiene elementos móviles a la nanoescala. Debido a la alta energía superficial de las nanoestructuras, este enfoque no tendrá éxito. Esta alta energía superficial implica que todos los componentes en...
