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我国成功研制出纳米操作机器人
发布时间:2013-04-14
对细胞、染色体进行“手术”,像摆弄棋子一样移动原子,在1/20发丝横截面大小的面积上任意写字……这些精细得只能想象的“活儿”,如今人类可以亲手来做了。中国科学院沈阳自动化研究所最近研制成功一台纳米操作机器人样机,使我国纳米微操作技术达到世界先进水平。
在纳米尺度上的操作,通常被叫做纳米微操作,是纳米技术的重要内容,其目的是在纳米尺度上按人的意愿对纳米材料进行移动、整形、刻画以及装配等工作。
在实验室里,工作人员像操纵游戏机杠杆一样,操纵纳米操作机器人最终端的机器手。这个比针尖还要细小数百万倍的机器手只有1纳米-100纳米的直径,但是通过原子力显微镜(AFM),它的活动被放大上亿倍后在电脑屏幕上显示了出来。科学家告诉记者,一个物体到了纳米尺度,无论多么精确的显微镜也不能直接看清楚它的面目。在这种情况下,他们利用一种扫描探针式显微镜(SPM),通过机器人控制技术,使扫描探针(也就是机器手)与样品表面轻轻接触,根据探针与样品表面极其微弱的排斥力的变化,再通过光学或电流原理将其进行放大和分析后,就可以准确测定出样品表面的形貌信息和探针所处的位置了。
测试显示,在刻画操作中,在512的像素区,重复定位误差小于5个像素,精度达1%以上;在移动纳米碳管的操作中,重复定位精度达到30 nm;而在基于路标的定位测试中,其定位误差小于4nm。863计划课题验收小组专家一致表示,这台样机的操作精度达到了世界先进水平。
科学家表示,随着纳米材料的广泛应用,如何对它们进行加工、切割、装配等作业,则显得尤为重要,而这项刚刚通过国家863计划验收的科技项目,将为人类控制和掌握神秘的微观世界提供技术保证。纳米微操作技术可以广泛用于纳米材料的力、电、化学特性研究、生物工程与医学实验研究、纳米电子器件的装配与加工等方面。比如在基因治疗技术中,就可以利用纳米操作机器人对有病的染色体进行切除。科学家表示,这项技术的成功,还将为他们今后研制可以直接进入人体抓取细胞的纳米机器人奠定基础。