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뮌헨 공과 대학교 (TUM)의 과학자들은 나노 로봇을 위한 새로운 전기 추진 기술을 개발했다. 그것은 분자 기계가 지금까지 사용된 생화학 공정보다 10 만 배 더 빠르게 움직일 수 있게 한다. 이것은 분자 공장에서 조립 라인 작업을 수행할 수 있을 만큼 나노봇을 빠르게 만든다. 새로운 연구 결과는 유명한 과학 저널 사이언스 (Science , ('A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields')에서 최근 발표되었다. 빛의 포인트는 잠금 단계에서 앞뒤로 번갈아 가며 나타난다. 그들은 작은 로봇 팔의 끝 부분에 붙어있는 빛나는 분자에 의해 발생된다. 연구팀은 형광 현미경의 모니터에 나노기계의 움직임을 관찰했다. 간단한 마우스 클릭은 빛의 포인트가 다른 방향으로 움직인다. 전기장을 가함으로써 평면에서 팔을 임의로 회전시킬 수 있다. 연구팀은 처음으로 나노봇을 전기적으로 제어할 수 있었으며 동시에 기록을 세웠다. 새로운 기술은 이전의 모든 방법보다 100,000 배 빠르다. 전 세계의 과학자들은 미래 나노 기술을 위한 새로운 기술을 연구하고 있다. 그들은 이것을 통해 언젠가 생화학 샘플을 분석하거나 활성 의약품을 생산할 수 있기를 희망한다. 필요한 소형 기계는 이미 DNA 접기 기술을 사용하여 비용 효율적으로 생산할 수 있다. 이러한 분자 기계가 현재까지 대규모로 배치되지 않은 유일한 이유는 너무 느리다는 것이다. 구성 요소는 효소, DNA 가닥 또는 빛으로 활성화되어 특정 작업 (예 : 분자 수집 및 운반)을 수행한다. 그러나 전통적인 나노봇은 이러한 동작을 수행하기 위해 몇 분이 걸린다. 때로는 몇 시간이 걸릴 수도 있다. 따라서, 효율적인 분자 조립 라인은 모든 실용적인 목적을 위해 이러한 방법론을 사용하여 구현될 수 없다. 나노 기술 조립 라인을 구축하는 것은 다른 종류의 추진 기술을 필요로 한다. 연구팀은 DNA 구조와 전기장 사이의 상호 작용을 위해 생화학적 나노 기계 전환을 완전히 중단하는 아이디어를 생각해 냈다. 추진 기술의 기본 원리는 간단하여 DNA 분자에는 음전하가 있고 따라서 생체 분자는 전기장을 가함으로써 움직일 수 있다. 이론적으로 이것은 DNA로 만들어진 나노봇이 전기적 충격을 이용하여 조종될 수 있어야 한다. 연구팀은 로봇 팔이 전기장과 정렬될 지 여부와 속도를 결정하기 위해 수백만 개의 나노봇 팔을 유리 기판에 부착하여 이를 목적으로 설계된 전기 접촉부가 있는 샘플 홀더에 배치했다. 제작한 각 소형 기계는 고정되지 않은 베이스로 만들어진 유연한 조인트가 있는 견고한 55 x 55 나노 미터 베이스 플레이트에 부착된 400 나노 미터 팔로 구성된다. 이 구조는 팔이 수평면에서 임의로 회전할 수 있게 한다. 연구팀은 형광 전문가와 협력하여 안료 분자를 사용하여 로봇 팔의 팁을 표시했다. 형광 현미경을 사용하여 운동을 관찰했다. 그들은 전기장의 방향을 바꾸었다. 이것은 연구원들이 무기의 방향을 임의로 변경하고 이동 과정을 제어할 수 있게 해 주었다. 실험을 통해 분자 기계를 움직일 수 있고 전기적으로도 구동할 수 있다는 것이 입증되었다. 전자 제어 프로세스 덕분에 이제는 밀리 초 단위로 움직임을 시작할 수 있으므로 이전에 사용한 생화학 접근법보다 100,000 배 빠르다. 새로운 제어 기술은 안료 및 나노 입자 주위를 움직이는데 적합하다. 소형 로봇의 팔은 또한 분자에 힘을 가할 수 있다. 이러한 상호 작용은 진단 및 제약 개발에 활용 될 수 있다. 나노봇은 작고 경제적이다. 수백만 명의 사람들이 조립 라인과 달리 샘플에서 특정 물질을 찾거나 복잡한 분자를 합성하기 위해 병행하여 작업할 수 있다. |
