Wetenschappers van de Universiteit van Manchester hebben 's werelds eerste 'moleculaire robot' gemaakt die in staat is om basistaken uit te voeren, waaronder het bouwen van andere moleculen.

De kleine robotjes, die een miljoenste van een millimeter groot zijn, kan worden geprogrammeerd om moleculaire lading te verplaatsen en te bouwen, met behulp van een kleine robotarm.

Elke individuele robot is in staat om een ​​enkel molecuul te manipuleren en bestaat uit slechts 150 koolstofatomen, waterstof, zuurstof- en stikstofatomen. Om die grootte in context te plaatsen, een miljard miljard van deze robots op elkaar gestapeld zouden nog steeds maar even groot zijn als een enkele korrel zout.

De robots werken door chemische reacties uit te voeren in speciale oplossingen die vervolgens door wetenschappers kunnen worden bestuurd en geprogrammeerd om de basistaken uit te voeren.

In de toekomst zouden dergelijke robots voor medische doeleinden kunnen worden gebruikt, geavanceerde productieprocessen en zelfs het bouwen van moleculaire fabrieken en assemblagelijnen. Het onderzoek wordt gepubliceerd in Natuur op donderdag 21 sept.

Professor David Leigh, die het onderzoek leidde aan de School of Chemistry van de universiteit, legt uit:'Alle materie bestaat uit atomen en dit zijn de basisbouwstenen die moleculen vormen. Onze robot is letterlijk een moleculaire robot opgebouwd uit atomen, net zoals je een heel eenvoudige robot kunt bouwen uit Legoblokjes. De robot reageert dan op een reeks eenvoudige commando's die door een wetenschapper met chemische input zijn geprogrammeerd.

'Het is vergelijkbaar met de manier waarop robots worden gebruikt op de assemblagelijn van een auto. Die robots pakken een paneel op en positioneren het zo dat het op de juiste manier geklonken kan worden om de carrosserie van een auto te bouwen. Dus, net als de robot in de fabriek, onze moleculaire versie kan worden geprogrammeerd om componenten op verschillende manieren te positioneren en vast te klinken om verschillende producten te bouwen, alleen op een veel kleinere schaal op moleculair niveau.'

Het voordeel van het hebben van machines die zo klein zijn, is dat het de vraag naar materialen enorm vermindert, kan de ontdekking van geneesmiddelen versnellen en verbeteren, de stroomvereisten drastisch verminderen en de miniaturisatie van andere producten snel verhogen. Daarom, de potentiële toepassingen voor moleculaire robots zijn zeer gevarieerd en opwindend.

Prof Leigh zegt:'Moleculaire robotica vertegenwoordigt het ultieme in de miniaturisering van machines. Ons doel is om de kleinst mogelijke machines te ontwerpen en te maken. Dit is nog maar het begin, maar we verwachten dat binnen 10 tot 20 jaar moleculaire robots zullen worden gebruikt om moleculen en materialen te bouwen op assemblagelijnen in moleculaire fabrieken.'

Hoewel het bouwen en bedienen van zo'n kleine machine uiterst complex is, de technieken die door het team worden gebruikt, zijn gebaseerd op eenvoudige chemische processen.

Prof Leigh voegde toe:'De robots worden geassembleerd en bediend met behulp van chemie. Dit is de wetenschap van hoe atomen en moleculen met elkaar reageren en hoe grotere moleculen worden opgebouwd uit kleinere.

'Het is hetzelfde soort proces dat wetenschappers gebruiken om medicijnen en plastics te maken van simpele chemische bouwstenen. Vervolgens, zodra de nano-robots zijn gebouwd, ze worden beheerd door wetenschappers door chemische inputs toe te voegen die de robots vertellen wat ze moeten doen en wanneer, net als een computerprogramma.'