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球生物历经数十亿年,进化成了即使是人类掌握的现代科学最尖端的技术也难以企及的系统.制造分子机器人如同做饭
要人工制造分子机器人,其捷径仍然是模仿生物体中的分子机器人,由于分子机器人种类各各不同,材料姑且不论,由于温度、压力、酸碱度等条件复杂地掺杂其间,制造人工分子机器人,研制过程中难免会误入歧途错误百出,这也在情理之中.
为了制造分子机器人,首先做出设计是必要的.比如分子钳等,如果把作为“发动机”的偶氮苯,起到轴承作用的二茂铁,以及作为分子钳前端的锌卟啉组装起来,能否组成分子钳要做出大致的设计.设计结束后转入组装,将材料置入溶液中,加温的同时加入催化剂,要组装出像设计图上那样的分子机器人,一蹴而就不行要做足功课.有意思的是,有的科学家把这个过程比喻为下厨房.
不妨以制作汉堡包的情况为例,即便是同一种汉堡包,由于制作者本身口味好恶异同,做出来的东西自然会大相径庭千差万别.材料比例如何,掌握的火候如何,或者为了提味,有人可能还会加点酱油.以此来说明制造分子机器人的过程比较贴切,材料的比例和加工的火候,没有人能说得清楚.至于佐料,在制造分子机器人的时候就相当于添加催化剂吧.用了各种各样的方法,日本科学家成功制造出分子钳最终用了一年左右的时间.
分子机器人的应用
目前分子机器人的种类是有限的,不过我们可以考虑将来如何利用它们,从分子机器人能够从生物体内自动生成来设想,其最初的应用似乎应是以医疗等领域为中心.比如本文开头介绍的针对病毒的分子机器人,也许可以通过研发分子钳予以实现.加工分子钳前端的部件,使它只能与特定的病毒相结合,如何将这种设想变成现实的确是个难题,但绝不是梦想,有可能使用某种能够透过人体的近红外光使分子钳动作,而且有希望利用药物投放系统,向癌肿部位集中送达药剂等.在分子钳那样的分子机器人上携带药剂,使它们在患病部位周围投放药剂.
除了分子钳,其他种类分子机器人的研制也在进行中,一旦有了成果,那么物质能够出入的人工细胞膜,以及能伸缩自如的人工肌肉就可以变成现实.不仅医疗领域,我们也可以期待分子机器人在工程方面的应用,比如可以让前面提到的某种有机酸作计算尺上的滑标那样的显示“开”或“关”状态的往复运动,把这种分子机器人作为电子计算机的记忆元件加以利用的尝试也有人在进行.如能成功的话,就能够实现电子计算机的高性能化和小型化.最终,让分子和原子的排列像我们希望那样变化的分子机器人也有可能问世.再发挥一些想象,使用分子机器人将空气、水和土壤中的分子和原子重新排列,制造出粮食未必不会变成现实.听起来十分遥远,不过当前可以利用分子机器人培育作物,为人类提供粮食.
正如现在所知道的,分子机器人极有可能实现,但是眼前对于如何制造分子机器人科学家还知之甚少.事实上,许多领域还是尚待研究的空白,比如如果对生物体内自动生成的分子机器人的研究更进一步,也许会对人工制造分子机器人提供更多的研究线索.有人戏称,制造分子机器人的过程很像炒菜做饭,不过随着对分子机器人研究的深入,科学家期待着能够掌握制造分子机器人的最终诀窍.
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