《世界首个分子机器人诞生》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2017-12-27
  •   科技的魅力,存在于求证假设模型的执着中,显现在通过各种工具“看”到未知世界的惊讶中,还在于用已知条件创造未知的乐趣中。

      分子机器人的成就,显然属于最后一种情况——科学家把基本规律当成魔法棒,念动咒语,分子们就乖乖听话了。

      9月,《自然》杂志发表论文,介绍了英国曼彻斯特大学制造的世界首个分子机器人。它总共由150个碳、氢、氧和氮等原子组成,大小只有百万分之一毫米,将几百亿个这种机器人堆起来,也只有一粒盐那么大。

      如此微小的分子机器人,却能根据“指令”操控单个分子,用机器手臂搭建分子产品,过程与搭建乐高机器人的过程极其相似,只是换成了原子。

      虽然建造这类分子机器人极其复杂,但所用的技术都是基于简单的化学反应,原子和分子相互作用的基础原理,以及小分子如何构建大分子等化学知识。

      由于非常微小,分子机器人具有很多优势,能降低材料需求、加速药物研发、大幅减少能源消耗及推进产品微型化等,因此,未来有望在诸多领域带来令人激动的应用。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-06-08
    • 从南开大学获悉,该校电子信息与光学工程学院徐文涛团队与美韩两国科学家合作,研发出了世界上首条柔性人造触觉神经,让更智能的人造皮肤离现实又近了一步。这一研究成果在最新一期国际刊物《科学》上全文发表。 人类皮肤是极为复杂的系统,其中有成千上万个感受器用于感知压力、温度、位置等信息。这些信息被转化成神经信号,在外围神经和中枢神经中逐级传送。如果能让机器人拥有类似皮肤的触觉,可以感知温度、压力,甚至具有神经活动,那么它们将“解锁”更多新技能。中美韩三国科学家实验中利用柔性有机材料成功地模拟制造出来类似人体SA-I触觉神经,这种人造感知神经由3个核心部件组成:电阻式压力传感器、有机环形振荡器、突触晶体管。该系统首先利用一系列感受器感知极为细微的压力,并产生相应的电压变化,随后通过环形振荡器(人工神经纤维)将电压变化转变为电脉冲信号。多个环形振荡器得到的电信号被突触晶体管集成转变为突触电流,进而传递到下一级神经。 据介绍,这种人造神经能够很好地模拟人类皮肤触觉功能,能够与生物体神经信号兼容,开创性地制造出了柔性人造感知神经,并实现了人造神经与动物神经形成的杂化反射弧。研究人员已成功利用其与蟑螂腿实现的连接以及运动控制,初步证实了这种兼容性。 这种人工神经触觉系统具有良好的生物兼容性、柔性和高灵敏度,它可应用于假肢中与人体神经系统相兼容的感知的实现,柔性轻质的结构将使相关产品具有很好的舒适性,对神经系统疾病治疗具有潜在意义。同时,这种人造神经可应用于软体机器人,使其实现类似人类感知,并在极端环境中替代人工作。
  • 《首个可生物降解的纳米机器人诞生,用磁场就能控制》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2017-11-27
    • 近日,香港中文大学的张立教授和曼彻斯特大学 Kostas Kostarelos 教授带领的研究小组推出一款可生物降解的纳米机器人,未来可用于诊断疾病或者向人体内输送药物。 研究小组成员来自于香港中文大学,爱丁堡大学和曼彻斯特大学。研究成果“用于成像引导疗法的多功能生物混动磁铁机器人”以论文的形式发表于《科学机器人(Science Robotics)》期刊上。 这种机器人由可生物降解的螺旋藻制成。早在阿兹特克时期(墨西哥古文明之一),人们就曾经将螺旋藻作为重要的营养来源之一。直到 20 世纪 60 年代,法国研究人员在墨西哥的 Texcoco 湖里重新发现了这种物质,并且将其包装起来放上了保健品商店的货架。 该团队发表的论文将机器人的可生物降解性作为一个新概念,不仅如此,机器人上的铁磁涂层还可以让研究者微调降解速度。利用磁场,研究人员可以在复杂的生物体内精准遥控机器人。他们还表示,机器人能够携带并释放出攻击癌细胞的有效药物。但是在运动跟踪,生物相容性,生物降解性和诊断治疗效果上还需要我们进一步深入研究。 张教授表示,“我们没有用复杂的实验室技术和工艺从零开始制造功能性微型机器人,而是直接采用自然界的智能材料,由于其固有的化学结构,因此具有医学应用价值。举个例子,因为这些机器人具有天然的内部荧光性和外部(氧化铁具备的)磁性,所以我们可以利用荧光成像和磁共振成像技术,很容易地在体内追踪和驱动它们。” “我们的微型机器人有能力感知与疾病发作有关的环境变化,这使它们有望成为远程诊断疾病的探测器。我们正在进一步研发这项技术,以便我们能够微调这种图像引导疗法,同时它也是一项研发多功能微型机器人和纳米机器人设备的概念验证。”张教授总结道。 Kostarelos 教授表示,“创造可以在体内行进的引导式机器人系统,在输送系统工程领域一直是至关重要的。我们的研究利用了自然界馈赠的一些特征,如荧光,降解性和形状。但为了制作出一个微型机器人的概念验证原型,我们还增加了诸如磁化和生物活性等工程特性。” “我们还处于发展初期,因为任何这样的机器人(系统)都需要 100% 安全地降解,或者在完成工作之后被清除出体内或主动排出体外。不过值得肯定的是,我们的工作是有史以来第一个可以通过生物降解来实现(清除机制)的例子。这些机器人拥有在人体内难以触及部位中进行受控作业的潜力,使他们有可能用来进行微创诊断和治疗”,他补充道。