Nanomipuliatoriaus kūrimas

Nanotechnologai žada daug: iš atskirų molekulių nukaltą elektroniką, itin stiprias, lengvas medžiagas, itin smulkias kapsules, pernešančias vaistus į konkrečius organizmo organus ar ląsteles. Tačiau, kad galėtų dirbti su tokio masto medžiagomis, tyrėjams reikia įrankių, skirtų zonduoti ir stumdyti jų nepastebimai mažus egzempliorius. O gamintojams reikės įrangos, kad galėtų masiškai gaminti šiuos ateities stebuklus. Tokie instrumentai nėra pigūs. Nanomanipuliatoriaus – mašinos taip pavadintos ne todėl, kad ji pati mažytė, o todėl, kad ji gali nanometriniu tikslumu perkelti daiktus – kaina siekia dešimtis tūkstančių dolerių. MIT mechanikos inžinerijos profesorius ir TR100 apdovanotas Martinas Culpepperis mano, kad jis gali pagaminti geresnius instrumentus už mažiau nei 3000 USD už vienetą, naudodamas kitokį mašinos projektavimo metodą. Jis pažymi, kad esami nanomanipuliatoriai turi daugybę skirtingų jungčių ir jungčių, kurias reikia surinkti. Kadangi tarpai tarp dalių gali būti daug nanometrų pločio, ši senoji paradigma, kaip jis ją vadina, yra nepraktiška nanoskalės judėjimui. Vietoj to, Culpepper mašina yra pastatyta aplink vieną gabalą, kuris taip šiek tiek lenkia ir lankstosi. Jis parodo TR Dan Cho, kaip užtikrinti itin mažą judėjimą be astronominės kainos.





1. Kaip Sviestas. Nanomanipuliatorius prasideda mašinų dirbtuvėje, kur du Culpepper absolventai Soohyung Kim ir Nathan Landsiedel išpjauna metalo gabalus. Jie deda titano plokštę ant vandens srovės pjaustytuvo lovos ir pateikia nurodymus iš kompiuterio disko į gretimą konsolę. Su judančiu antgaliu, išleidžiančiu milimetro pločio vandens srovę su granato dalelėmis, mašina per kelias minutes gali iškirpti sudėtingas formas.

2004 m. TR100

Ši istorija buvo mūsų 2004 m. spalio mėn. numerio dalis

  • Žr. likusią numerio dalį
  • Prenumeruoti

2. Lankstus laikas. Culpepper iškelia vieną iš naujai supjaustytų gabalų. Tai yra jo mašinos šerdis: trys plokščios juostelės, simetriškai išsišakojusios iš bendro centro ir apsuptos vielinio rėmo, sudarydamos neaiškų trikampį. Šioje įdomioje geometrijoje yra tikslas. Trikampio centras arba stadija yra ta vieta, kur zondas būtų pritvirtintas prie viso instrumento. Jūs laikote šiuos tris taškus, sako Culpepperis, rodydamas į tris poveržlės formos tvirtinimo elementus, pakabintus ant sulenktų rankų tarp trikampio kampų, tada kiekvieną iš šių skirtukų stumkite į šoną arba aukštyn ir žemyn. Jis nurodo plokščių juostelių galus ir parodo, kaip stumiant du skirtukus vienas į kitą, centras nutolsta nuo jų abiejų. Paspauskite visus tris ir centras pajudės aukštyn. Stumdamas skirtingus skirtukų derinius, jis gali priversti sceną slysti ar pasisukti bet kuria galima kryptimi. Tai yra tai, ką inžinieriai vadina šešių ašių judesiu – tai, ką esami nanomanipuliatoriai stengiasi pasiekti.



3. Prisirišimas. Culpepper varžtais pritvirtina lanksčią dalį ant savo mašinos aliuminio pagrindo. Vienos iš ilgų iš šonų išsikišusių rankenėlių pasukimas keliais mikrometrais pajudina gretimą poveržlės formos šviestuvą. Naudodamas šias rankenėles, Culpepper gali reguliuoti trikampio formą, pritaikydamas jį įvairioms užduotims. Jis paaiškina, kad galime sukurti didesnį ar mažesnį judesio diapazoną arba didesnę skiriamąją gebą, kad žmonėms nereikėtų išleisti kelių tūkstančių dolerių tik vienai užduočiai atlikti.

4-5. Pirmieji judesiai. Tada „Culpepper“ pritvirtina pagrindą prie trijų pavarų, komponentų, kurie pagal komandą stumia ir traukia lanksčius skirtukus. Kiekvieną pavarą sudaro aliuminio cilindrai, apvynioti rankomis apvyniota varine viela. Viduje yra ilgos strypo formos gabalai, galai uždengti stipriais magnetais. Kai srovė praeina per laidus, ji sukuria magnetinį lauką pavaros viduje, stumdamas magnetus ir mechanizmą į vieną ar kitą pusę arba aukštyn ir žemyn.

6. Atsimink tarpą. Prietaiso viršuje Culpepper pritvirtina stambią gabalą, išmargintą laidais. Šioje trikampėje aliuminio karūnėlėje yra šeši cilindriniai talpos jutikliai, kurie tiksliai stebi scenos judėjimą. „Culpepper“ planuoja sukurti kompaktiškesnę lazeriu pagrįstą matavimo sistemą būsimoms versijoms. Jis priduria, kad jis gali judėti be jutiklių, tačiau tikslumo lygiu, kurio siekiame, labai svarbu išmatuoti.



7. Tylus bėgimas . Kai nanomanipuliatorius yra surinktas ir prijungtas, Culpepper eina prie kompiuterio ir išbando. Plika akimi tai nelabai matosi, bet kai jis renka komandas klaviatūra, manipuliatoriaus scena atlieka nanoskalės iškraipymo rutiną. Culpepper nuolat stebi skaičius ir stebi, ar neatsiranda netikėtų trikdžių. Oro virpesiai, sujudinami įprastų balso pokalbių, gali išstumti scenos padėtį, nors kruopštus konstrukcijos projektavimas sumažino šį poveikį. Laboratoriniai instrumentai, kuriuose yra manipuliatorius, kurį Culpepper pradės kurti šį rudenį, bus visiškai apsaugoti nuo šių drebėjimų. Kuponus karpantys nanotechnologai netrukus gali turėti priežastį švęsti.

paslėpti