一、納米機器人技術原理

納(na)(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)的(de)產生(sheng)(sheng)是與SPM的(de)發明(ming)和在生(sheng)(sheng)命科學(xue)(xue)中的(de)應用分不(bu)開的(de)。生(sheng)(sheng)命過程(cheng)是已知的(de)物(wu)(wu)理、化學(xue)(xue)過程(cheng)中最復雜(za)的(de)事(shi)情。不(bu)同于宏觀生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)，納(na)(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)是從微觀的(de)角度來觀察生(sheng)(sheng)命現象、并以(yi)對分子的(de)操縱和改性為目標(biao)的(de)。納(na)(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)發展時(shi)間不(bu)長就已經取得(de)了可喜的(de)成績。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)科學(xue)(xue)家在納(na)(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)領域提出了許(xu)多富(fu)有挑戰性的(de)新觀念。納(na)(na)(na)米(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學(xue)(xue)的(de)加工技術可以(yi)向生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)細胞學(xue)(xue)習。

事實上，每一個細(xi)(xi)(xi)胞(bao)都是一個活生生的納米技術應用的實例(li)：細(xi)(xi)(xi)胞(bao)不僅將(jiang)燃料轉化(hua)為能量(liang)，而且按照儲存在DNA中的信息(xi)來建(jian)造和(he)激活蛋白(bai)質和(he)酶，通(tong)過對不同(tong)物(wu)種的DNA進行重組，基因工(gong)程家已經學會建(jian)造新(xin)的這類納米工(gong)具，例(li)如用細(xi)(xi)(xi)菌細(xi)(xi)(xi)胞(bao)來生產醫用激素。科學家根據分(fen)子病理學的原理已經研制(zhi)出各種各樣(yang)的可以(yi)進入(ru)人(ren)體微觀世界行走的納米機(ji)器人(ren)，有望用于清除有害物(wu)質、修(xiu)復(fu)損壞基因、激活細(xi)(xi)(xi)胞(bao)能量(liang)、維護人(ren)體健康和(he)延(yan)長人(ren)類壽命(ming)。醫用納米機(ji)器人(ren)目前還(huan)處在試驗階段。

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)(de)驗收(shou)。在一個(ge)演示(shi)中，沈陽自(zi)動(dong)化所的(de)(de)(de)(de)研(yan)究人(ren)員(yuan)操縱“納(na)米微(wei)(wei)(wei)操作機器人(ren)”，在一塊硅基(ji)片上1×2微(wei)(wei)(wei)米的(de)(de)(de)(de)區域上清晰刻出“SIA”3個(ge)英文字(zi)母（沈陽自(zi)動(dong)化所的(de)(de)(de)(de)縮寫）；另(ling)一個(ge)演示(shi)顯示(shi)，在一個(ge)5×5微(wei)(wei)(wei)米的(de)(de)(de)(de)硅基(ji)片上，操作者(zhe)將一個(ge)4微(wei)(wei)(wei)米長(chang)、100納(na)米粗(cu)細的(de)(de)(de)(de)碳(tan)納(na)米管準(zhun)確移動(dong)到一個(ge)刻好的(de)(de)(de)(de)溝槽里。

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(ci)，納米操(cao)作技術(shu)作為一個重要的戰(zhan)略(lve)發展(zhan)(zhan)方向吸引各(ge)國競相展(zhan)(zhan)開研究(jiu)。

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《驚異大奇航》中，科學(xue)(xue)家把(ba)變小(xiao)的(de)人(ren)(ren)和飛船(chuan)注射(she)進人(ren)(ren)體(ti)(ti)，讓這些縮小(xiao)的(de)“參觀(guan)者”直接觀(guan)看到人(ren)(ren)體(ti)(ti)各(ge)個器(qi)官的(de)組織和運行(xing)情況(kuang)。然而(er)在(zai)現實中，科學(xue)(xue)家根(gen)據分子病理學(xue)(xue)的(de)原理已(yi)經研制出各(ge)種各(ge)樣(yang)的(de)可以進入(ru)人(ren)(ren)體(ti)(ti)的(de)納米機器(qi)人(ren)(ren)，有望用于維護(hu)人(ren)(ren)體(ti)(ti)健康。

目(mu)前還處在(zai)試驗階段(duan)，大到(dao)長幾(ji)毫(hao)米，小到(dao)直徑幾(ji)微米；但可以肯定的(de)是，未來幾(ji)年內，納米機器人將會帶(dai)來一場(chang)醫學革命(ming)。

許(xu)多工程師、科學家和醫生都認(ren)為，醫用納(na)米機器人(ren)有著無限的潛力——而其中最有可(ke)能的包括：治(zhi)療(liao)(liao)動脈(mo)粥樣硬化、抗癌、去(qu)除血(xue)塊、清潔(jie)傷口、幫助凝血(xue)、祛除寄生蟲、治(zhi)療(liao)(liao)痛風、粉碎腎結(jie)石、人(ren)工授(shou)精以(yi)及(ji)激活細胞能量，使人(ren)不僅保持健康，而且延長壽命(ming)。