大自然的纳米

1986年,埃里克·德雷克斯勒出版创造的引擎,纳米技术的新兴科学的愿景可能意味着未来。德雷克斯勒声称纳米机器人将有一天游泳通过我们的血液,像病毒和攻击入侵者删除从血管壁硬化的存款。

德雷克斯勒提出他的愿景的技术方面在1992年的书,纳米系统,认为“分子汇编”将原子位置准确,我们希望他们构建纳米级设备(如电机和齿轮类金刚石碳。如果这样的汇编器可以建立自己,这个生产过程可以便宜扩大让我们物质与原子精度的主人。

书籍是巨大的影响力在未来学家。Ray Kurzweil在其2005年的书撰写《奇异点已近》Drexlerian纳米技术发挥了关键作用,人类和机器的想象合并,库兹韦尔认为将迎来永生的一种形式。

科学家们不再怜惜。一些指责他无视基本化学原理,假设原子可以安排成任意的结构。最突出的怀疑论者之一是诺贝尔奖获得者理查德·斯莫利的发现者之一富勒烯和碳纳米科学的领先专家。他认为2001年Drexlerian nanoassemblers就会被破坏,通过手指太“脂肪”——比结构笨重,他们试图让太“粘性”,不能轻易放手,原子定位。

虚构的期货

虽然这样的争论愈演愈烈的磋商,Drexlerian纳米技术抓住了公众的想象力。提到的“灰色咕”,他的末日创造的引擎作为复制的风险nanoassemblers胡闹,把地球上所有的生物碳质碎片,是不可抗拒的科幻作家——流氓Drexlerian复制器出现在迈克尔·克莱顿2002年的惊悚片猎物。Neal Stephenson的蒸汽朋克的未来《钻石年代》,德雷克斯勒是一个英雄的世界由碳基纳米技术。

三十年后纳米系统,纳米技术已经成为主流,但是仍然没有迹象表明新兴德雷克斯勒的愿景。然而…幻想,高精密度转子润滑轴承在他的书中描述旋转,立刻浮上心头,当面临着的神秘的优雅新结构细菌鞭毛马达,最近公布的一个团队在杭州的浙江大学,中国。¹Yongqun朱和他的同事们使用低温电子显微镜的产生原子水平照片这个设备,生物nanomachine也许最著名的例子。

电机位于细菌细胞膜,其附加轴丝的蛋白质称为鞭毛。它旋转以每秒数百革命,由大量的氢离子电化学梯度。随着转子旋转两个蛋白质内套筒总成(每个组成几个戒指和sub-rings),周围的鞭毛鞭子和推动细菌在液体。当所有的汽车将在同一个方向,他们像鞭子的鞭毛扭成一个螺旋包,就像一个螺旋桨。这个运动驱动细菌浓度增加对营养物质如糖或氨基酸。如果浓度开始下降,一些汽车被逆转,分手导致细菌的鞭毛包和随机下跌之前设置在一个新的方向,提高浓度。这样,细菌实现趋化性:游泳一个浓度梯度的能力。

特殊工程

朱和他的同事——运动成像的沙门氏菌细菌-直径约26海里,由175子单元的12种不同的蛋白质。(整个在活的有机体内大会更像40)。精巧平衡静电棒状轴之间的分子间作用力和上环,嵌入到外膜,帮助保持它的位置和保持分离。戒指作为转子越低,单位与定子的内膜产生转矩。

令人惊异的是,进化设备可以生产那么小,但是看起来如此精心设计的。这是否意味着我们确实可以收缩力学分子规模,德雷克斯勒暗示吗?不是真的。鞭毛马达引人注目,因为它是例外。大多数细胞的纳米机器,如马达蛋白动力蛋白和驱动蛋白细胞内移动对象,远不像自己的小型版本。细胞的力学是随机的,不确定的,和不变性,不precision-built。这是一个力学为分子设计的规模。

最重要的是,没有nanoassembler建这个东西:魔法,而不是在德雷克斯勒热静真空但在细胞的混乱混乱。我说当我综述了纳米系统为自然似乎证实:他的提议做的事情可能会更容易,更迅速,一点化学创造力来完成的。