nanorobot

Siden nanoteknologi begynte å vokse frem som fagfelt, har det vært interesse for ideen om nanoroboter, både innen vitenskap og science fiction. Den amerikanske forskeren Eric Drexler utforsket i boken Engines of Creation (1986) ideen om selvreplikerende nanoroboter, det vil si at de kunne lage kopier av seg selv. Disse ble kalt «Gray Goo». Ideen har inspirert fiksjon både på film og i litteratur; blant annet foregår et lignende scenario i filmen The Day the Earth Stood Still (2008).

I Herr aller Dinge (2011, 'Herren over alle ting’) skriver den tyske forfatteren Andreas Eschbach (1959–) om medisinske nanoroboter som er i blodet til pasienten og blir trådløst styrt av legen for å bekjempe kreftsvulster. I senere Marvel-filmer har superhelten Ironman en drakt laget av nanoroboter. I disse fremstillingene ser nanorobotene ofte ut som superavanserte, ekstremt små versjoner av de mekaniske robotene som brukes i dag.

Vanlige roboter i virkeligheten bruker tannhjul, gir og elmotorer, som baserer seg på klassisk mekanikk. På nanoskala vil dette bli vanskeligere, siden andre fysiske og kjemiske effekter som molekylære bånd, pH, varme, elektrostatiske krefter og entropi vil dominere. Dermed må nanoroboter ofte basere seg på disse istedenfor. Forskere har for eksempel brukt polariseringen av lys til å bestemme retningen og hastigheten noen nanostrukturer beveger seg med.

Det er veldig vanskelig å bygge noe som både er smått, kan utføre kontrollerte oppgaver, bevege seg og ta inn informasjon fra omverdenen samtidig, fordi det er mange funksjoner som må pakkes inn på svært liten plass. Det er kombinasjonen av disse egenskapene som utgjør en nanorobot. I tillegg må man kunne masseprodusere dem, fordi hver enkelt nanorobot er liten og ikke kan gjøre så mye alene. Forskere har gjort fremskritt med nanopartikler innen alle disse kategoriene enkeltvis, men ofte ikke kombinert dem sammen til fullverdige nanoroboter.

Forskere ved Harvard University har laget nanoroboter som kan levere medisin til kun syke celler ved å åpne seg når den merker spesifikke proteiner på overflaten til cellen. Andre har laget nanopartikler som kan rense vann ved å tiltrekke seg urenheter og bryte dem ned på overflaten til partikkelen. Siden partikler på nanostørrelse har mye overflate i forhold til volum, gjør de dette effektivt. Stor overflate er også nyttig for sensorer. Forskere i Jiangsu har laget en mikrorobot som kan bevege seg og sanse skadelige gasser som HCl og NH₃, og utstråler lys når den kommer i kontakt med gassene. Én metode nanoroboter bruker for å bevege seg, er å ha kjemiske reaksjoner kun på den ene siden, slik at den blir dyttet i motsatt retning.

Fordelen med nanoroboter er at de kan arbeide direkte med celler og molekyler, og nå frem til steder som er vanskelige å nå. Dette gjør at nanoroboter er et svært lovende konsept for flere anvendelser. Innen for eksempel medisin kan man tenke seg at nanoroboter kan bringe medisin direkte frem til kreftsvulster, at de kan rense blodet for skadelige stoffer eller at de kan innhente informasjon om helsetilstanden til en person ved å flyte rundt i blodet som en lab-on-a-chip.

Man ser for seg at kjemisk produksjon kan gjøres mer effektiv ved hjelp av nanoroboter som fungerer som enzymer man kan kontrollere. I motsetning til vanlige enzymer vil nanoroboter kunne bevege seg, noe som fører til at de raskere kommer i kontakt med ureagerte stoffer. I vann- og avløpssystem kan nanoroboter brukes til å overvåke og rense vannet. I fremtiden vil det muligens kunne utvikles nanoroboter til å rense oljesøl, desinfisere eller lage selvrensende vinduer.

• nanoteknologi
• nanopartikkel