Para saintis hampir membuat nanorobots. Terdapat bahan untuk ini: nanopartikel, nanotube, graphene, pelbagai protein. Kesemuanya sangat rapuh - untuk mempelajarinya, diperlukan mikroskop baru dan lebih maju yang tidak merosakkan peranti semasa proses penyelidikan.
Nanorobots boleh berguna dalam banyak bidang kehidupan manusia, terutamanya dalam bidang perubatan. Bayangkan peranti pintar kecil yang diam-diam berfungsi di dalam diri kita, mengawal pelbagai parameter, menghantar data secara langsung ke telefon pintar doktor. Robot semacam itu mesti dibuat dari bahan biokompatibel yang tidak ditolak oleh badan, ia juga memerlukan sumber tenaga dan memori.
Bateri tidak akan membantu di sini, kerana ia meningkatkan saiz peranti, dan tidak mudah mencari bahan biokompatibel untuknya. Masalahnya diselesaikan dengan bantuan piezoelektrik - bahan yang menghasilkan tenaga apabila digunakan secara mekanikal pada mereka, seperti pemampatan. Terdapat juga kesan sebaliknya - sebagai tindak balas terhadap tindakan medan elektrik, struktur yang terbuat dari bahan piezoelektrik berubah bentuknya.
Nanorobot piezoelektrik biokompatibel dapat dilancarkan ke saluran darah, dan mereka mengubah denyutan menjadi elektrik. Pilihan lain adalah menghidupkan peranti dengan menggerakkan sendi dan otot. Tetapi nanorobots tidak akan dapat bertindak secara berterusan, tidak seperti yang ada di dalam kapal.
Walau bagaimanapun, untuk nanorobots, perlu memilih bahan yang sesuai dan menentukan dengan tepat berapa banyak tekanan yang harus diberikan pada peranti untuk menghasilkan dorongan elektrik.
Hubungan Atom
Imej tiga dimensi objek atau permukaan pada skala nano diperoleh menggunakan mikroskop daya atom. Ia berfungsi seperti berikut: atom dalam sebarang bahan saling berinteraksi, dan dengan cara yang berbeza, bergantung pada jarak. Pada jarak yang jauh, mereka menarik, tetapi ketika mereka menghampiri, cengkerang elektron atom saling menghalau satu sama lain.
Video promosi:
Jarum probe dengan hujung berdiameter 1-30 nanometer mendekati permukaan sampel. Sebaik sahaja dekat, atom probe dan objek yang dikaji akan mula menghalau. Akibatnya, lengan elastik, di mana jarum dipasang, akan membengkok,”kata Arseniy Kalinin, pemaju utama di NT-MDT Spectrum Instruments.
Jarum bergerak di sepanjang permukaan, dan sebarang perbezaan ketinggian mengubah selekoh konsol, yang direkodkan oleh sistem optik yang sangat tepat. Semasa penyiasatan melintasi permukaan, perisian mencatatkan keseluruhan kelegaan dan membina model 3D daripadanya. Akibatnya, gambar terbentuk di layar komputer, yang dapat dianalisis: untuk mengukur kekasaran keseluruhan sampel, parameter objek di permukaan. Lebih-lebih lagi, ini dilakukan di persekitaran semula jadi untuk sampel - cecair, vakum, pada suhu yang berbeza. Resolusi mendatar mikroskop hanya dibatasi oleh diameter hujung probe, sementara ketepatan menegak instrumen yang baik adalah berpuluh-puluh picometer, yang lebih kecil daripada ukuran atom.
Jarum mikroskop daya atom menyiasat sampel / ITMO University Press Service.
Selama 30 tahun pengembangan mikroskopi kekuatan atom, para saintis telah belajar untuk menentukan bukan sahaja pelepasan permukaan sampel, tetapi juga sifat bahan: mekanikal, elektrik, magnet, piezoelektrik. Dan semua parameter ini dapat diukur dengan ketepatan tertinggi. Ini telah banyak menyumbang kepada kemajuan sains bahan, nanoteknologi dan bioteknologi.
Ahli biologi juga berniaga
Pengukuran parameter piezoelektrik adalah ciri unik mikroskop daya atom. Sejak sekian lama, ia hanya digunakan untuk kajian piezoelektrik keadaan pepejal. Faktanya adalah bahawa objek biologi cukup lembut; hujung probe mudah merosakkannya. Seperti bajak, ia membajak permukaan, menggeser dan mengubah bentuk sampel.
Baru-baru ini, ahli fizik dari Rusia dan Portugal mencari cara membuat jarum mikroskop daya atom yang tidak akan merosakkan sampel biologi. Mereka mengembangkan algoritma yang mana probe, ketika bergerak dari satu titik ke titik lain, bergerak jauh dari permukaan cukup sehingga tidak berinteraksi dengannya dengan cara apa pun. Kemudian dia menyentuh subjek yang dikaji dan bangkit semula, menuju ke titik seterusnya. Sudah tentu, jarum masih dapat menekan sedikit di permukaan, tetapi ini adalah interaksi elastik, setelah itu objek, baik molekul protein atau sel, mudah dipulihkan. Di samping itu, kekuatan tekanan dikendalikan oleh program khas. Teknologi ini memungkinkan untuk mengkaji struktur piezoelektrik biokompatibel tanpa merosakkannya.
Kaedah baru ini berlaku untuk mikroskop kekuatan atom, dengan syarat ada elektronik berkelajuan tinggi yang dirancang khusus yang memproses tindak balas piezoelektrik dari konsol dan perisian yang mengubah data menjadi peta. Voltan sedikit dikenakan pada jarum. Medan elektrik bertindak pada sampel, dan probe membaca tindak balas mekanikalnya. Maklum balasnya serupa, jadi kami dapat mengetahui cara memerah objek sehingga bergerak balas dengan isyarat elektrik yang diinginkan. Ini memberi penyelidik alat untuk mencari dan mengkaji sumber makanan biokompatibel baru,”jelas Kalinin.
