Konsep artis mengenai bio-nanorobot. Kredit gambar: NASA. Klik untuk membesarkan
Ketika datang untuk melakukan "lompatan raksasa" berikutnya dalam penerokaan ruang angkasa, NASA berfikir kecil - sangat kecil.
Di makmal di seluruh negara, NASA menyokong sains nanoteknologi yang sedang berkembang. Idea asasnya adalah belajar menangani jirim pada skala atom - untuk dapat mengawal atom dan molekul individu dengan cukup baik untuk merancang mesin ukuran molekul, elektronik canggih dan bahan "pintar".
Sekiranya penglihatan betul, nanoteknologi boleh membawa kepada robot yang boleh anda pegang di hujung jari, ruang penyembuhan diri, lif ruang angkasa dan peranti hebat lain. Beberapa perkara ini memerlukan masa 20+ tahun untuk berkembang sepenuhnya; yang lain sedang kelihatan di makmal hari ini.
Cukup menjadikan perkara lebih kecil mempunyai kelebihannya. Bayangkan, sebagai contoh, jika Mars meninjau semangat dan peluang boleh dibuat sekecil kumbang, dan dapat menggegarkan batu dan kerikil seperti kaleng kumbang, mengambil sampel mineral dan mencari petunjuk mengenai sejarah air di Marikh. Beratus-ratus atau ribuan robot kecil ini mungkin dikirim dalam kapsul yang sama yang membawa dua peninjau bersaiz meja, yang membolehkan para saintis meneroka lebih banyak permukaan planet ini - dan meningkatkan kemungkinan terjadinya bakteria Martian yang fosil!
Tetapi nanotech lebih daripada sekadar mengecilkan perkara. Apabila saintis dengan sengaja dapat mengatur dan menyusun jirim pada tahap molekul, sifat baru yang menakjubkan kadang-kadang muncul.
Contoh yang sangat baik ialah sayang dunia nanotek, nanotube karbon. Karbon berlaku secara semula jadi sebagai grafit - bahan hitam lembut yang sering digunakan dalam plumbum pensil - dan sebagai berlian. Satu-satunya perbezaan antara keduanya adalah susunan atom karbon. Apabila para saintis menyusun atom karbon yang sama ke dalam corak "dawai ayam" dan menggulungnya ke dalam tabung kecil hanya 10 atom di seberang, "nanotube" yang dihasilkan memperoleh beberapa sifat yang agak luar biasa. Tiub Nanot:
- mempunyai kekuatan tegangan 100 kali ganda dari keluli, tetapi hanya 1/6 berat;
- 40 kali lebih kuat daripada gentian grafit;
- mengalirkan elektrik lebih baik daripada tembaga;
- boleh menjadi konduktor atau semikonduktor (seperti cip komputer), bergantung pada susunan atom;
- dan merupakan pengalir haba yang sangat baik.
Sebilangan besar penyelidikan nanoteknologi semasa di seluruh dunia menumpukan pada nanotube ini. Para saintis telah mencadangkan penggunaannya untuk pelbagai aplikasi: dalam kabel berkekuatan tinggi dan rendah yang diperlukan untuk lif ruang; sebagai wayar molekul untuk elektronik berskala nano; tertanam dalam mikropemproses untuk membantu menyedot panas; dan sebagai batang kecil dan roda gigi dalam mesin berskala nano, hanya untuk beberapa nama.
Nanotube menonjol dalam penyelidikan yang dilakukan di NASA Ames Center for Nanotechnology (CNT). Pusat ini ditubuhkan pada tahun 1997 dan kini mempekerjakan kira-kira 50 penyelidik sepenuh masa.
"[Kami] berusaha fokus pada teknologi yang dapat menghasilkan produk yang dapat digunakan dalam beberapa tahun hingga satu dekade," kata pengarah CNT Meyya Meyyappan. "Sebagai contoh, kita melihat bagaimana bahan nano dapat digunakan untuk sokongan hidup yang maju, alat urutan DNA, komputer yang sangat berkuasa, dan sensor kecil untuk bahan kimia atau bahkan sensor untuk barah."
Sensor kimia yang mereka kembangkan menggunakan nanotube dijadualkan untuk menerbangkan misi demonstrasi ke angkasa di atas roket Angkatan Laut tahun depan. Sensor kecil ini dapat mengesan sedikit bahagian per bilion bahan kimia tertentu - seperti gas beracun - menjadikannya berguna untuk penerokaan angkasa dan pertahanan tanah air. CNT juga telah mengembangkan cara untuk menggunakan nanotube untuk menyejukkan mikropemproses di komputer peribadi, satu cabaran besar kerana CPU semakin kuat. Teknologi penyejukan ini telah dilesenkan ke Santa Clara, California, syarikat permulaan yang disebut Nanoconduction, dan Intel bahkan telah menyatakan minat, kata Meyyappan.
Sekiranya penggunaan nanoteknologi jangka pendek ini kelihatan mengagumkan, kemungkinan jangka panjang benar-benar membingungkan.
NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC), sebuah organisasi bebas yang dibiayai oleh NASA yang terletak di Atlanta, Georgia, diciptakan untuk mempromosikan penyelidikan ke depan mengenai teknologi ruang radikal yang akan memakan masa 10 hingga 40 tahun untuk membuahkan hasil.
Sebagai contoh, satu pemberian NIAC baru-baru ini membiayai kajian kemungkinan pembuatan skala nano - dengan kata lain, menggunakan sebilangan besar mesin molekul mikroskopik untuk menghasilkan objek yang dikehendaki dengan memasangnya atom demi atom!
Pemberian NIAC diberikan kepada Chris Phoenix dari Pusat Nanoteknologi Bertanggungjawab.
Dalam laporan 112 halamannya, Phoenix menjelaskan bahawa "nanofactory" seperti itu dapat menghasilkan, katakanlah, bahagian kapal angkasa dengan ketepatan atom, yang bermaksud bahawa setiap atom di dalam objek diletakkan tepat di mana ia berada. Bahagian yang dihasilkan akan sangat kuat, dan bentuknya boleh berada dalam lebar satu atom dari reka bentuk yang ideal. Permukaan yang sangat licin tidak memerlukan penggilap atau pelinciran, dan hampir tidak mengalami "kehausan" dari masa ke masa. Ketepatan dan kebolehpercayaan tinggi bahagian kapal angkasa ini sangat penting ketika nyawa angkasawan dipertaruhkan.
Walaupun Phoenix mengeluarkan beberapa idea reka bentuk untuk nanofactory desktop dalam laporannya, dia mengakui bahawa - kekurangan "Projek Nanhatten" dengan anggaran besar - nanofactory berfungsi sekurang-kurangnya satu dekad lagi, dan mungkin lebih lama.
Mengambil petunjuk dari biologi, Constantinos Mavroidis, pengarah Makmal Komputasi Bionanorobotik di Northeastern University di Boston, sedang meneroka pendekatan alternatif untuk nanotek:
Daripada bermula dari awal, konsep dalam kajian yang dibiayai oleh Navia Mavroidis menggunakan "mesin" molekul yang sudah ada dan berfungsi yang dapat dijumpai di semua sel hidup: molekul DNA, protein, enzim, dll.
Dibentuk oleh evolusi selama berjuta-juta tahun, molekul biologi ini sudah sangat mahir dalam memanipulasi bahan pada skala molekul - itulah sebabnya tumbuhan dapat menggabungkan udara, air, dan kotoran dan menghasilkan strawberi merah yang berair, dan tubuh seseorang dapat berubah terakhir makan malam kentang ke sel darah merah baru hari ini. Penyusunan semula atom yang memungkinkan prestasi ini dilakukan oleh ratusan enzim dan protein khusus, dan DNA menyimpan kod untuk membuatnya.
Menggunakan mesin molekul "pra-buatan" ini - atau menggunakannya sebagai titik permulaan untuk reka bentuk baru - adalah pendekatan popular untuk nanoteknologi yang disebut "bio-nanotek."
"Mengapa mencipta semula roda?" Kata Mavroidis. "Alam telah memberikan kita semua nanoteknologi hebat dan sangat halus di dalam makhluk hidup, jadi mengapa tidak menggunakannya - dan cuba belajar sesuatu darinya?"
Penggunaan khusus bio-nanotek yang dicadangkan oleh Mavroidis dalam kajiannya sangat futuristik. Satu idea melibatkan menggantungkan sejenis "jaring labah-labah" tabung nipis rambut yang dilengkapi dengan sensor bio-nanotek di kawasan berpuluh-puluh batu, sebagai cara untuk memetakan persekitaran beberapa planet asing dengan sangat terperinci. Konsep lain yang diusulkannya adalah "kulit kedua" untuk dipakai angkasawan di bawah ruang angkasa mereka yang akan menggunakan bio-nanotek untuk merasakan dan bertindak balas terhadap radiasi yang menembusi sut itu, dan dengan cepat menutup luka atau tusukan.
Futuristik? Tentunya. Mungkin? Mungkin. Mavroidis mengakui bahawa teknologi seperti itu mungkin berpuluh-puluh tahun lagi, dan teknologi sejauh ini mungkin akan jauh berbeza dari yang kita bayangkan sekarang. Namun, dia mengatakan bahawa dia yakin penting untuk mulai memikirkan sekarang tentang apa yang mungkin dilakukan oleh nanoteknologi bertahun-tahun.
Memandangkan bahawa kehidupan itu sendiri, dari satu segi, adalah contoh utama nanoteknologi, kemungkinannya memang menarik.
Sumber Asal: Siaran Berita NASA
