Наномашины

Доброго вторника, мой замечательный друг и моя чудесная подруга.

Под закат космического месяца выкачу ещё одну хайтек-тему, под которую не так давно набивал баблом чемоданы Нанатолий Рыжайс, а надзирающие органы делали вид, что всё окей. Возможно, у тезки в запасниках компромат уровня острова Эпштейна, раз все эти суровые дяди при погонах и со строгими лицами скромно отворачивали свои орлиные профили от обычного вора.

Мы уже говорили про углеродные нановолокна.

Но это, по сути, пусть и крепкие, но простые конструкции. А что, если сделать механизм, а то и машину молекулярного размера. У человека ведь уже несколько сотен тысяч лет опыт в производстве и миниатюризации всякого. Вспомним того же Левшу, закончившего жизнь с разбитой головой на пороге какой-то богадельни. А вот не по что было выпендриваться. Нельзя быть умней начальства, а напротив, перед боссом полагается делать вид лихой и придурковатый.

Но хватит об карьерных секретах, предлагаю перейти к теме. И так, прошу любить и жаловать — наномашины. Как правило, таким образом обзывают молекулы, способные выполнять механическую работу по команде. И на самом деле такие штуки давно-давно существуют.

Внутри нас.

Рибосома. Собирает белки из аминокислот по инструкции ДНК. По факту, 3D-принтер молекулярного размера. А ещё есть мнение, что рибосома может действовать и вовсе без ДНК.

Кинезин. Крошечный шагоход, перетаскивающий пузырьки с грузом внутри нейронов, делая «шаги» размером в 8 нанометров.

АТФ-синтаза. Это миниатюрный генератор, производящий молекулы АТФ. А ещё она вращается с частотой один килогерц, то есть в семь раз быстрее болгарки.

Самодельные.

Насмотревшись на чудеса матушки-природы, человек подумал: «А я могу не хуже». Самонадеянный примат ещё не знал, что все изобретения природного существа автоматически запатентованы под брендом «сделано в природе». Это ещё что, не каждый hs в курсе о своей эволюционной роли — добыть все ископаемые углероды и пережечь их в углекислый газ для блага истиных хозяев планеты — растений. Правда, в таких условиях места для человека не останется, но выживание — дело добровольное.

Однако достижения есть:

Первое поколение — молекулярные переключатели. Частица, меняющая форму под действием света или кислоты.

Ротаксан — это кольцо, нанизанное на ось с ограничителями по краям. Четыре такие штуки на минипластинке — уже тележка. А двигая кольцо в разных направлениях, можно получить блок памяти или молекулярный лифт.

А катенан — переплетённые кольца. Хоть кольчугу делай на самого маленького гномика, хоть цепочку на шею для очень скромного бандита.

Кстати, за два последних Фрейзер Стоддарт и Жан-Пьер Совеж хапнули Нобелевку в 2016 году.

А ещё ту же нобелевку поделил Бен Феринг за молекулярный мотор. 

А в 2017 году не наигравшиеся в детстве ребята из Тулузы сделали наномашинку на четырёх колёсах. И даже катали её по медной поверхности. Клоуны.

Проблемы.

В макромире машина — устройство с подвижными частями для преобравания видов энергии, например, тепла в движение. В мире молекул то же самое, но с нюансами.

Броуновское движение. Молекулы не стоят на месте, а дрожат, сталкиваются и хаотично перемещаются. Упорядочить такую систему сложнее, чем добежать до туалета при кашле.

Вязкость. Для нас вода — жидкость, а для наномашины густая как мёд, а то и бетон.

Поэтому, просто копируя обычные шестерни, наномоторы не собрать. Приходится использовать законы супрамолекулярной химии.

Химики играют в конструктор!!! Нет бы изобрели неиссякаемую бутылку колы.

Как управлять наномашинами.

Если просто бросить эти штуки в среду и даже вторник, то они начнут беспорядочно кувыркаться. Пользы - ноль. Нуждаются в вертикали власти и надёжном управлении. Обычно используют химию, добавил реагент — машинка работает, убрал, не работает. Можно облучать светом — некоторые молекулы на это реагируют. А можно бить током. Суммарно выглядит как пытки, но не бойся, молекулам не больно. Я надеюсь.

Варианты применения.

Молекулярные грузовики. Внутрь такой машины кладут дозу химиотерапии. Снаружи ставят замок, который открывается только раковой клеткой. Здоровые клетки вещество не получают, меньше расходов препарата, организм не так сильно страдает, как от штатной химии. Уже проходит тестирование. Кто первый придёт к финишу, нанокоробочки или индивидуальные вакцины — пока не известно.

Умные материалы. Наклейка на крыло самолета содержит наномашины, они меняют текстуру поверхности в ответ на воздушный поток. Ради снижения сопротивления.

Можно применять и на меньших устройствах, таких как авто или даже лыжи.

Накопление энергии. Гигантские молекулярные ротаксаны используются в прототипах молекулярных аккумуляторов, где энергия запасается в механическом напряжении связей.

Будущее.

Один наномотор ничего не сдвинет. Но триллион — гуртом и батьку легче бить.

Вот бы придумать такое, чтоб наномашины собрались в что то сложное. Причём как-нибудь самостоятельно, как это делают вирусы или рибосомы.

Совсем далёкое будущее.

Наниты. Они же нанороботы. Это устройство, собранное из нескольких наномашин для каких-то действий. Например, залезть в больного и в ручном режиме поправить синапс.

Или наоборот, залезть в здорового и убить его. Отследить такого карликового хитмана будет непросто.

В культуре.

Нанитов давно боятся.

Например, Т1000 был роевым разумом из множества нанитов.

Серая слизь — это гипотетический сценарий апокалипсиса, когда нанороботы начнут производить сами себя и переделают сами в себя же вселенную. Конечно, фуфло. Для этого у нанитов должен быть источник энергии, причём масштабируемый. А ещё пока никто не научился канализировать тепловую энергию, и, возможно, это вообще недопустимо по законам природы, то есть плотное облако нанитов в процессе сборки нанитов нагреется и погибнет.

Сенатор Армстронг разбивает рожу своему оппоненту при помощи наномашин.

Наномашины, сынок

В «Анриал Торнамент» некрисы — это не какая-то вуду-магия или некромантия, а люди, переработанные нанитами.

Ну а что же Иштар? 

Она в раздумье, принимать ли помощь от роя нанитов, или не стоит.