利用电力推进技术，纳米机器人变得更快

上上下下，上上下下。光点以同步的方式前后交替。它们是由附着在微型机器人手臂末端的发光分子产生的。弗里德里希·西梅尔教授在荧光显微镜的显示器上观察纳米机器的运动。一个简单的鼠标点击是所有需要的光点移动到另一个方向。

“通过施加电场，我们可以在一个平面上任意旋转手臂，”慕尼黑工业大学合成生物系统物理学主席说。他的团队第一次成功地用电控制纳米机器人，同时创造了一项记录:这项新技术比以前所有的方法快10万倍。未来制造工厂的dna折纸机器人

世界各地的科学家都在为未来的纳米工厂研究新技术。他们希望这些技术有一天能用于分析生化样品或生产活性药物。使用dna折纸技术，所需的微型机器已经可以经济有效地生产出来。

迄今为止，这些分子机器还没有大规模应用的一个原因是它们太慢了。这些构建模块被酶、DNA链或光激活，然后执行特定任务，例如收集和运输分子。然而，传统的纳米机器人需要几分钟才能完成这些动作，有时甚至需要几个小时。因此，对于所有实际意图和目的而言，有效的分子装配线不能使用这些方法来实现。

电子加速器

“建立纳米技术装配线需要一种不同的推进技术。我们提出了完全放弃生化纳米机器开关的想法，转而支持DNA结构和电场之间的相互作用，”TUM研究员Simmel说，他也是慕尼黑卓越集群纳米系统倡议(NIM)的联合协调员。

推进技术背后的原理很简单:DNA分子带负电荷。因此，生物分子可以通过施加电场来移动。从理论上讲，这应该允许用电场来操纵由DNA制成的纳米机器人。

显微镜下的机器人运动

为了确定机器人手臂是否和多快能与电场对齐，研究人员将数百万个纳米机器人手臂固定在玻璃基板上，并将其放置在一个带有专门设计的电触点的样品夹中。

由首席作者恩佐·科佩格(Enzo Kopperger)制造的每台微型机器都包括一个400纳米长的手臂，它连接在一个55 × 55纳米的刚性基座上，基座上有一个由未配对基座组成的柔性关节。这种结构保证了手臂可以在水平面上任意旋转。

研究人员与慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的唐·c·兰姆教授领导的荧光专家合作，用染料分子在机器人手臂的尖端做了标记。他们用荧光显微镜观察了它们的运动。然后他们改变了电场的方向。这使得研究人员可以任意改变手臂的方向并控制运动过程。

“实验证明分子机器可以移动，因此也可以用电驱动，”Simmel说。“多亏了电子控制过程，我们现在可以在毫秒的时间尺度上启动运动，因此比以前使用的生化方法快10万倍。”

在通往纳米工厂的路上

这种新的控制技术不仅适用于染料分子和纳米颗粒的移动。微型机器人的手臂也可以对分子施加力。Simmel强调，这些相互作用可用于诊断和药物开发。“纳米机器人体积小且经济。数以百万计的机器人可以同时工作，寻找样品中的特定物质，或者合成复杂的分子——就像一条装配线一样。”

慕尼黑工业大学

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- Chris Vavra编辑，制作编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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