Los nanorobots , o nanobots , son robots comparables en tamaño a una molécula (menos de 100 nm ), con funciones de movimiento, procesamiento y transmisión de información , ejecución de programas.
Los nanorobots capaces de crear copias de sí mismos, es decir, autorreproducirse , se denominan replicadores [1] [2] . Estas nanomáquinas se basan en el famoso discurso de Richard Feynman de 1959 "Hay mucho espacio abajo" . En 1986, Eric Drexler acuñó el término "nanobot" mientras revisaba las posibilidades de crearlos en su libro Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology .
Otras definiciones describen un nanorobot como una máquina capaz de interactuar con precisión con objetos a nanoescala o capaz de manipular objetos a nanoescala. Como resultado, incluso los dispositivos grandes, como un microscopio de fuerza atómica, pueden considerarse nanorobots, ya que manipulan objetos a nanoescala. Además, incluso los robots ordinarios que pueden moverse con precisión a nanoescala pueden considerarse nanorobots.
Además de la palabra “nanorobot”, también se utilizan las expresiones “nanite” [3] y “nanogen”, sin embargo, la primera opción sigue siendo el término técnicamente correcto en el contexto de una investigación de ingeniería seria.
Dado que los nanorobots son de tamaño microscópico, probablemente necesitarán muchos de ellos para trabajar juntos en la resolución de problemas microscópicos y macroscópicos. Consideran bandadas de nanorobots que no son capaces de replicarse (la llamada " niebla utilitaria ") y que son capaces de autorreplicarse en el entorno (" goo gris " y otras opciones).
Algunos defensores de los nanorobots, en respuesta al escenario de la sustancia pegajosa gris , opinan que los nanorobots solo son capaces de replicarse en cantidades limitadas y en un determinado espacio de la nanofábrica. Además, aún no se ha desarrollado un proceso de autorreplicación que haga segura esta nanotecnología. Además, la autorreplicación libre de robots es un proceso hipotético y ni siquiera está contemplado en los planes de investigación actuales.
Sin embargo, hay planes para crear nanorobots médicos que se inyectarán en un paciente y desempeñarán el papel de comunicación inalámbrica a nanoescala. Dichos nanorobots no se pueden producir mediante la autocopia, ya que esto probablemente introduciría errores de copia que podrían reducir la confiabilidad del nanodispositivo y alterar el desempeño de las tareas médicas. En cambio, se planea fabricar nanorobots en nanofábricas médicas especializadas .
En relación con el desarrollo de la dirección de la investigación científica de nanorobots, los problemas de su diseño específico ahora son más agudos. Una iniciativa para abordar este problema es la Nanofactory Development Collaboration [4] , fundada por Robert Freitas y Ralph Merkle en 2000, que se centra en el desarrollo de un programa de investigación práctica [5] cuyo objetivo es crear una nanofábrica mecanosintética de diamantes controlados que sea capaz de producir nanorobots médicos basados en compuestos de diamante.
Para ello, se están desarrollando tecnologías de detección, control de conexiones de fuerza entre moléculas y navegación. Se están creando proyectos y prototipos de instrumentos para manipulaciones, el aparato de propulsión ( motores moleculares ) y la "computadora de a bordo".
Los motores moleculares son máquinas a nanoescala capaces de girar cuando se les aplica energía. La principal característica de los motores moleculares es el movimiento de rotación unidireccional repetitivo que se produce cuando se aplica energía. Para suministrar energía, se utilizan métodos de túneles químicos, de luz y de electrones.
Además de los motores moleculares, también se están creando motores nanoeléctricos, similares en diseño a los análogos macroscópicos [6] , se están diseñando motores cuyo principio de funcionamiento se basa en el uso de efectos cuánticos [7] . También se están creando nanomotores que funcionan con agua [8] .
Nanomóvil es el nanorobot más simple, formado por una [9] o varias moléculas [10] , capaces de moverse de forma independiente.[ aclarar ] La fuente de energía es una corriente eléctrica suministrada externamente [11] . La primera carrera de nanomóviles tuvo lugar en 2017 [12] .
La impresión 3D es un método para crear un objeto físico capa por capa a partir de un modelo digital 3D. La impresión 3D a nanoescala es esencialmente lo mismo, pero a una escala mucho más pequeña. Para imprimir una estructura a una escala de 5 a 400 micrómetros, la precisión de las impresoras 3D actuales debe mejorarse mucho.
La técnica, desarrollada por primera vez en Seúl, Corea del Sur, utiliza un proceso de impresión 3D de dos etapas: la impresión 3D real y el grabado láser de las placas. Para una mayor precisión a nanoescala, el proceso de impresión 3D utiliza una máquina de grabado láser. Esta técnica tiene muchas ventajas. En primer lugar, mejora la precisión general del proceso de impresión. En segundo lugar, la técnica hace posible la creación potencial de segmentos de nanorobots.
La impresora 3D utiliza una resina líquida que se endurece exactamente en los lugares correctos con un rayo láser enfocado. El punto focal del rayo láser se dirige a través de la resina usando espejos móviles y deja una línea de polímero sólido de solo unos pocos cientos de nanómetros de ancho. Esta resolución te permite crear esculturas del tamaño de un grano de arena. Esta técnica es bastante rápida para los estándares de la nanoimpresión 3D.
La primera aplicación útil de las nanomáquinas, en caso de que aparezcan, está prevista en la tecnología médica, donde pueden utilizarse para identificar y destruir células cancerosas. También pueden detectar sustancias químicas tóxicas en el medio ambiente y medir sus niveles.
A partir de 2016, los nanorobots se encuentran en la etapa de investigación de creación. Algunos científicos afirman que ya se han creado algunos componentes de nanorobots [23] [24] [25] [26] [27] . Varias conferencias científicas internacionales [28] [29] están dedicadas al desarrollo de componentes de nanodispositivos y directamente a los nanorobots .
Ya se han creado algunos prototipos primitivos de máquinas moleculares. Por ejemplo, un sensor que tenga un interruptor de aproximadamente 1,5 nm, capaz de contar moléculas individuales en muestras químicas [30] . Recientemente , la Universidad de Rice ha demostrado nanodispositivos para su uso en la regulación de los procesos químicos en los automóviles modernos.
Uno de los prototipos de nanorobots más complejos es la “caja de ADN”, creada a finales de 2008 por un equipo internacional dirigido por Jörgen Kyems [31] . El dispositivo tiene una parte móvil controlada mediante la adición de fragmentos de ADN específicos al medio . Según Kyems, el dispositivo puede funcionar como una " computadora de ADN ", ya que es posible implementar puertas lógicas sobre su base . Una característica importante del dispositivo es su método de montaje, el llamado origami DNA , gracias al cual el dispositivo se ensambla automáticamente.
En 2010, se demostraron por primera vez nanorobots basados en ADN capaces de moverse en el espacio [32] [33] [34] .
En el verano de 2016, científicos de la Universidad de Drexel lograron crear nanobots para la rápida administración de medicamentos a través de las venas. Con la ayuda de un campo electromagnético, los expertos pudieron desarrollar alta velocidad en los robots más pequeños. El nuevo desarrollo facilitará el envío de medicamentos a través de los vasos sanguíneos del cuerpo. Sus hallazgos y detalles de la invención se reflejaron en un artículo publicado por Scientific Reports. El campo electromagnético afecta a los robots, haciéndolos girar. 13 nanorobots conectados en cadena son capaces de alcanzar velocidades de hasta 17,85 micrómetros por segundo. Los científicos en el curso de las observaciones revelaron una característica que se expresó en la capacidad de dividirse en cadenas más pequeñas al alcanzar la velocidad máxima. Los nanobots pueden incluso ser dirigidos en diferentes direcciones cambiando la dirección del campo magnético [35] [36] .
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