Шагающий наноробот
Двое химиков из Нью-Йоркского университета впервые в мире создали прямоходящего двуногого наноробота. В качестве исходного материала Надриан Симан и Уильям Шерман воспользовались мелкими фрагментами двухцепочечных и одноцепочечных молекул ДНК.
Шагающий наноробот существует в миллионах копий, плавающих в буферном растворе. Внешне он напоминает щипцы для конфет - две двухцепочечные ДНК-вые ноги длиной в 10 нанометров, упруго соединенные на одном конце и свободные на противоположном. Каждая нога образована тридцатью шестью нуклеотидными парами, которые удерживаются водородными связями по обычной для ДНК схеме: аденин напротив тимина, а гуанин напротив цитозина. С их свободных концов свисают совсем уж коротенькие хвостики - кусочки одноцепочечной ДНК.
Чтобы понять, как движется робот, посмотрим на схему. Он "ступает" по особым опорам, тоже изготовленным из ДНК, которые вытянуты вдоль ДНК-вой молекулы-дорожки. В начальный момент обе ноги фиксируются на соседних опорах с помощью двух одноцепочечных спиралей ДНК, действующих подобно якорям. Этот молекулярный якорь с одного конца комплементарен "хвостовым придаткам" ноги, а с другого - вершине опоры, благодаря чему он и удерживает их вместе. Такая позиция изображена на первом рисунке схемы. Надо отметить, что концевые участки ног не комплементарны опорам, и поэтому робот не может "устоять" без помощи якорей.
Первый этап шага состоит в отделении правой ноги от опоры. Чтобы это произошло, свободно плавающая в буфере спираль ДНК (желтая полоска на втором рисунке схемы) вступает с правым якорем в химическую связь и отводит его в сторону. Незакрепленная нога перемещается вправо (третий рисунок) и зависает над следующей подставкой. Здесь к ней подсоединяется очередной молекулярный якорь, который притягивает ее к новой опоре - и полшага сделано (четвертый рисунок). Когда то же самое происходит и с левой ногой (пятый и шестой рисунки), робот перемещается на одну позицию вправо.
На практике этот эксперимент проходил следующим образом. Сначала в буферном растворе плавали лишь ДНК-вые "щипцы" и опорные молекулы. В это время опоры оставались пустыми - ведь сами по себе они не могут связываться с ногами нанороботов. Затем в раствор добавили ДНК-вые якорьки, благодаря которым роботы смогли закрепиться на подставках. А когда ученые ввели в раствор разъякоривающие молекулы - роботы зашагали. В следующей серии экспериментов Симан и Шерман попытаются заставить свои нанороботы переносить полезные грузы, например, атомы металлов.
Источник: New Scientist
Обсудить
Статьи по теме
В космос отправятся пряничные корабли
Кремниевый микроробот величиной в половину диаметра человеческого волоса, снабженный "ножками" из живой сердечной мышцы, начал ползать по лаборатории Лос-Анджелеса. Это первый случай, когда удалось использовать мускульные усилия для движения микромеханического устройства. Теперь предполагается спроектировать работающий на мускульной энергии микромеханизм, который сможет искать и латать пробоины от микрометеоритов на космических кораблях.
Шагающий наноробот
Двое химиков из Нью-Йоркского университета впервые в мире создали прямоходящего двуногого наноробота. В качестве исходного материала Надриан Симан и Уильям Шерман воспользовались мелкими фрагментами двухцепочечных и одноцепочечных молекул ДНК.
Открыт эффект, который позволит изготавливать наномашины
Американские ученые превратили одиночные углеродные нанотрубки в идеально действующий конвейер, способный переносить отдельные атомы. Вероятно, подобные устройства найдут широкое применение в технологиях изготовления наномашин, которые сейчас усиленно разрабатываются во многих странах.
Безделушки из наночастиц предвещают технологический переворот
Физики из Китая, Японии и США научились создавать внутри стеклянных пластинок объемные структуры, составленные из золотых наночастиц.
Американские физики научились создавать электронные приборы из отдельных молекул
Американские физики провели серию экспериментов, которые впервые позволили наносить по одному атому на единственную многоатомную молекулу. Дальнейшие исследования в этой области обещают значительно расширить возможности электронных технологий близкого будущего. Стандартными строительными блоками следующих поколений электронных приборов, по всей вероятности, станут отдельные крупные молекулы, а их придется легировать с помощью абсолютно новых технологий.
Механическая "рука" вплотную приблизилась к квантовому пределу
Узнать, на самом ли деле действие принципа неопределенности распространяется на макроскопические объекты, было основной целью американских экспериментаторов. Они изучали движения вибрирующего механического манипулятора, изготовленного из нитрида кремния. Размер изучаемого объекта в эксперименте не превышал 8 мкм - то есть "рука" была совсем крошечной по обыденным масштабам, однако все еще оставалась макроскопическим объектом. Мы находимся в начале новой экспериментальной эры, когда взаимодействие между двумя полностью квантовыми системами может быть изучено экспериментально, что вполне может быть названо квантовой электромеханикой.
Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному
Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.
Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн
Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Когда сказка станет пылью... (Нанотехнологии: революция начинается)
В самые ближайшие годы произойдет технологическая революция, в результате которой мы обзаведемся портативными мощными хранилищами памяти, всевидящими глазами и всеслышащими ушами, невидимыми помощниками, готовыми исполнить любую прихоть, и к тому же станем практически бессмертными.
Наномандала принесет в мир нанотехнологий буддистское счастье
Организованное взаимодействие отдельных атомов в нанотехнологии имеет некоторое сходство с картинами, возникающими под руками трудолюбивых буддистских монахов, создающих из цветного песка в ходе специальных таинств так называемые песочные мандалы. Цели и методы создания такой мандалы в восточных и западных культурах, конечно, довольно сильно различаются.
Новости по теме
