科学家再出新玩儿法 可编程分子机器人

分子机器人示意图

机器人大家已经习以为常，生产各种商品和产品的流水线上，许多机器人或者机械手在完成着预先设定好的工作。这已经成为商品生产的习惯性模式。

在微观世界中，分子的组装和排列也可以看做某种程度上的“生产”，自然界有天然的智慧可以做到这一点，例如我们所熟知的DNA翻译成RNA，RNA翻译成蛋白质，某种程度上，这也是一种完美的流水线作业。

是否有一天，我们人类也可以建立一种这样的流水线，建立一种机械化的生产能力，预先设定可编程的内容，用于分子水平的“生产”和“组装”呢？

来自曼彻斯特大学的科学家们开发了一种“分子机器人”，这些机器人体积是百万分之一毫米，十亿个十亿的机器人聚集起来，也大概与一粒盐的体积相当。虽然体积非常小，但是它们能够执行一些基本的工作，比如构建其它的分子。这种微型机器人具有一个小型的机器手臂，每一个机器由150个碳、氢、氧和氮组成，能够操纵一个单分子。

领导这项研究的David Leigh教授解释道：“所有物质都是由原子构成的，而这些是构成分子的基本构件。我们的机器人实际上是一个由原子构成的分子机器人，就像你可以用乐高积木建造一个非常简单的机器人。然后，机器人对一系列简单的指令做出反应。这些指令是由科学家通过化学输入编程的。”

这些机器人在特殊的溶液中进行化学反应，可以由科学家控制和编程来完成一些基本任务。在未来，这些机器人可以用于医疗用途上，先进的制造过程，甚至可以建造分子工厂和装配线。这项研究近日发表在《自然》杂志上。

Leigh表示，“分子机器人技术是机械微型化的最终目标。我们的目标是设计并使最小的机器成为可能。这仅仅是开始，但我们预计在10到20年内，分子机器人将开始被用于在分子工厂的装配线上制造分子和材料。”

虽然建造和操作这样的微型机器非常复杂，但团队使用的技术却是基于简单的化学过程。机器人是用化学原理进行组装和操作的，就是原子和分子如何相互反应的科学，以及由小分子构成大分子。这与科学家利用简单的化学积木制造药物和塑料的过程异曲同工。

分子机器人工作流程示意图

分子机器人的潜在应用是非常多样化和令人兴奋的。一旦纳米机器人被制造出来，科学家们就可以通过添加化学输入来操作它们，这些输入告诉机器人该做什么，何时做，就像计算机程序一样。拥有如此小的机器的好处是大大降低了对材料的需求，可以加速和改善药物发现，大大降低了电力需求，并迅速增加了其他产品的小型化。

在未来，这样的分子水平“流水线生产”机器人，也许会组成一个“工厂”，这样的“工厂”有望变革分子的组装和药物的发现。那个时候，很多事情都会变得不一样，这样的革命性技术让人万分期待。