Che cos'è una nanomachina?
Le nanomacchine sono macchine molto piccole, le cui dimensioni o componenti sono misurate in nanometri. Una nanomacchina può essere più grande di 1.000 nanometri, ma di solito non più grande di 10.000 nanometri (10 micron). Progettare e fabbricare nanomacchine è un obiettivo nella disciplina ampia e ben finanziata della nanotecnologia, sebbene molti lavoratori nel campo delle nanotecnologie adottino la via meno ambiziosa di progettare materiali passivi su nanoscala. Una nanomacchina si riferisce a un sistema attivo e funzionante con componenti in nanoscala.
Il corpo umano è pieno di nanomacchine, che probabilmente costituiscono la maggior parte della sua massa. Una cellula potrebbe essere considerata una nanomacchina perché è composta da componenti su nanoscala. Una nanomachina ancora più evidente sarebbero i ribosomi, fabbriche molecolari che sintetizzano le proteine. I ribosomi hanno un diametro di circa 20 nanometri. Altre nanomacchine biologiche sarebbero batteri e virus.
Attualmente, le nanomacchine sono ancora essenzialmente nella fase di ricerca e sviluppo, anche se i ricercatori sono molto fiduciosi per il loro potenziale a lungo termine. Una nanomacchina, annunciata nell'aprile 2008 dai ricercatori del Nano Machine Center del California NanoSystems Institute dell'UCLA, può rilasciare farmaci anticancro all'interno della cellula quando viene attivata dalla luce. La macchina, chiamata nanoimpeller, è costituita da nanoparticelle di silice mesoporosa con i suoi pori ricoperti di azobenzene, una sostanza chimica che può passare tra due diverse posizioni a seconda dell'esposizione alla luce. L'interno del nanoimpeller è stato riempito con un farmaco anticancro, quindi introdotto nelle cellule tumorali umane in coltura, dove sono stati spinti dall'esposizione alla luce a rilasciare il loro carico utile. Variare l'intensità e la lunghezza d'onda della luce ha dato ai ricercatori un controllo preciso sulla loro nanomacchina.
Altre nanomacchine interessanti sono state costruite dal laboratorio di Nadrian Seeman presso il Dipartimento di Chimica della New York University. Usando il DNA, il Dr. Seeman ha prodotto array di griglie attive che si alternano tra configurazioni e persino un "walker" del DNA che può avanzare su "gambe" molecolari. Il laboratorio di Seeman ha dimostrato la versatilità del DNA come materiale da costruzione per le nanomacchine.
Sebbene le nanomacchine siano appena nella fase di ricerca, il loro maggiore impatto a lungo termine potrebbe essere nelle aree della produzione, della medicina e dei militari. Se le nanomacchine potessero essere costrette a replicarsi da sole, o potessero essere costruite in grandi quantità usando l'autoassemblaggio e programmate per cooperare per creare oggetti, potrebbero essere trasformate in un sistema di produzione personalizzato con molte più capacità di qualsiasi altra cosa esistente oggi. Un tale ipotetico dispositivo desktop è stato chiamato un nanofactory.