Wat is een nanomachine?

Nanomachines zijn zeer kleine machines, waarvan de afmetingen of componenten worden gemeten in nanometers.Een nanomachine kan groter zijn dan 1.000 nanometer, maar meestal niet groter dan 10.000 nanometer (10 micron).Het ontwerpen en fabriceren van nanomachines is een doel in de grote en goed gefinancierde discipline van nanotechnologie, hoewel veel werknemers in nanotechnologie de minder ambitieuze route nemen om passieve nanoschaalmaterialen te ontwerpen.Een nanomachine verwijst naar een actief, functionerend systeem met componenten op nanoschaal.

Het menselijk lichaam is gevuld met nanomachines, waardoor het grootste deel van zijn massa wordt goedgemaakt.Een cel kan worden beschouwd als een nanomachine omdat deze bestaat uit componenten op nanoschaal.Een nog meer voor de hand liggende nanomachine zou ribosomen zijn, moleculaire fabrieken die eiwitten synthetiseren.Ribosomen zijn ongeveer 20 nanometer in diameter.Andere biologische nanomachines zouden bacteriën en virussen zijn.

Momenteel bevinden nanomachines zich nog steeds in wezen in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase, hoewel onderzoekers zeer hoopvol zijn voor hun potentieel op lange termijn.Eén nanomachine, aangekondigd in april 2008 door onderzoekers van het Nano Machine Center van het California Nanosystems Institute aan de UCLA, kan anti-kankersgeneesmiddelen in de cel vrijgeven wanneer geactiveerd door licht.De machine, een nanoimpeller genoemd, bestaat uit mesoporeuze silica nanodeeltjes met zijn poriën gecoat in azobenzeen, een chemische stof die kan schakelen tussen twee verschillende posities, afhankelijk van blootstelling aan licht.Het interieur van de nano-impeller was gevuld met een anti-kanker medicijn en vervolgens geïntroduceerd in menselijke kankercellen in kweek, waar ze werden overgehaald door lichtblootstelling om hun lading vrij te geven.Het variëren van de intensiteit en de golflengte van het licht gaf de onderzoekers nauwkeurige controle over hun nanomachine.

Andere interessante nanomachines zijn gebouwd door het Nadrian Seemans Lab bij het New York University Department of Chemistry.Met behulp van DNA heeft Dr. Seeman actieve rasterarrays geproduceerd die afwisselen tussen configuraties, en zelfs een DNA -wandelaar die vooruit kan gaan op moleculaire benen.Seemans Lab heeft de veelzijdigheid van DNA aangetoond als een bouwmateriaal voor nanomachines.

Hoewel nanomachines zich in de onderzoeksfase bevinden, zou hun grootste langetermijneffecten kunnen zijn op het gebied van productie, geneeskunde en het leger.Als nanomachines kunnen worden overgehaald in zelfrepliceren, of in grote hoeveelheden kunnen worden gebouwd met behulp van zelfassemblage, en geprogrammeerd in samenwerking om objecten te maken, kunnen ze worden gevormd in een aangepast productiesysteem met veel meer mogelijkheden dan alles wat tegenwoordig bestaat.Een dergelijk hypothetisch desktopapparaat wordt een nanofactory genoemd.