Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Malutkie roboty wielkości milionowych milimetra, wyposażone w specjalne ramię, mogą być zaprogramowane do poruszania się i budowania molekularnego układu.

Każdy robot zbudowany jest zaledwie ze 150 atomów węgla, wodoru, tlenu i azotu i jest zdolny do manipulowania jedną cząsteczką. Żeby wyobrazić sobie rząd wielkości – miliard miliardów tych robotów, ułożonych jeden na drugim, będzie miało wielkość ziarnka soli.

Działanie robotów opiera się na wywoływaniu w odpowiednich warunkach reakcji chemicznych, które mogą być potem kontrolowane i programowane przez naukowców, aby osiągnąć konkretne efekty.

– Wszystko oparte jest na podstawowych reakcjach między atomami oraz na zasadach, według których mniejsze struktury tworzą większe – tłumaczy profesor David Leigh, kierujący badaniami prowadzonymi na Wydziale Chemii (School of Chemistry) Uniwersytetu w Manchesterze. Wyniki prac jego zespołu zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature”.

Chociaż więc cały proces budowy i operowania tak niewielkimi urządzeniami wydaje się i niezwykle skomplikowanym – i taki też w istocie jest – to technologia zastosowana przez naukowców oparta jest na najbardziej podstawowych reakcjach chemicznych.

– Cała materia zbudowana jest z atomów, które są tworzywem wszystkich cząsteczek. Nasz robot jest dosłownie robotem molekularnym, co oznacza, że jest zbudowany z atomów tworzących cząsteczki, na podobieństwo prostego robota z klocków Lego, którego każdy z nas może skonstruować. Robot molekularny reaguje na szereg prostych komend, które są zaprogramowane chemicznie przez naszych naukowców – wyjaśnia prof. Leigh.

Przypomina to trochę roboty wykorzystywane na linii produkcyjnej w przemyśle samochodowym. Tamte roboty biorą jeden element, umieszczają go we właściwym miejscu i przynitowują – element po elemencie budują cały pojazd. Podobnie więc jak roboty w fabryce molekularne urządzenia mogą być zaprogramowane, by umieścić i „przynitować” jeden element na różne sposoby i w ten sposób stworzyć odmienne produkty. Wszystko odbywa się oczywiście na znacznie mniejszą skalę, na poziomie cząsteczkowym.

Korzyści płynące z posiadania tak drobnej maszynerii są dobrze widoczne (w przeciwieństwie do samych urządzeń) – zasadnicza redukcja wymaganych materiałów, możliwość przyspieszenia i rozwinięcia badań nad lekami, wyraźne ograniczenie ilości zużytej energii i oczywiście miniaturyzacja produktu końcowego. Potencjalne zastosowania robota molekularnego są niezwykle zróżnicowane.

– Robotyka molekularna to ostateczny etap miniaturyzacji w dziedzinie maszyn. Naszym celem jest zaprojektowanie i wykonanie najmniejszych możliwych urządzeń. Jesteśmy dopiero na początku prac. Przewidujemy, że w ciągu 10–20 lat molekularne fabryki z liniami produkcyjnymi, na których roboty molekularne będą używanymi do budowy cząsteczek i materiałów, staną się rzeczywistością – podsumowuje prof. Leigh.

Opracowano na podstawie artykułu „Scientists create world's first 'molecular robot' capable of building molecules” opublikowanego na portalu Phys.org.