Wat is een nanomachine?
Nanomachines zijn zeer kleine machines, waarvan de afmetingen of componenten worden gemeten in nanometers. Een nanomachine mag 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 de nanotechnologie de minder ambitieuze weg volgen om passieve materialen op nanoschaal te ontwerpen. Een nanomachine verwijst naar een actief, functionerend systeem met componenten op nanoschaal.
Het menselijk lichaam is gevuld met nanomachines en maakt het grootste deel van zijn massa uit. Een cel kan worden beschouwd als een nanomachine omdat deze bestaat uit componenten op nanoschaal. Een nog meer voor de hand liggende nanomachine zijn ribosomen, moleculaire fabrieken die eiwitten synthetiseren. Ribosomen hebben een diameter van ongeveer 20 nanometer. Andere biologische nanomachines zijn bacteriën en virussen.
Momenteel bevinden nanomachines zich nog steeds hoofdzakelijk 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 van UCLA, kan anti-kanker medicijnen in de cel vrijgeven wanneer geactiveerd door licht. De machine, een nanoimpeller genoemd, bestaat uit mesoporeuze nanodeeltjes van siliciumdioxide met zijn poriën bedekt met azobenzeen, een chemische stof die kan schakelen tussen twee verschillende posities, afhankelijk van de blootstelling aan licht. Het interieur van de nanoimpeller was gevuld met een antikankermedicijn en vervolgens geïntroduceerd in menselijke kankercellen in kweek, waar ze werden overgehaald door blootstelling aan licht om hun lading vrij te geven. Door de intensiteit en golflengte van het licht te variëren, kregen de onderzoekers precieze controle over hun nanomachine.
Andere interessante nanomachines zijn gebouwd door Nadrian Seeman's lab aan het New York University Department of Chemistry. Met behulp van DNA heeft Dr. Seeman actieve grid-arrays geproduceerd die afwisselen tussen configuraties, en zelfs een DNA "walker" die vooruit kan gaan op moleculaire "benen". Het laboratorium van Seeman heeft de veelzijdigheid van DNA als bouwmateriaal voor nanomachines aangetoond.
Hoewel nanomachines nog maar net in de onderzoeksfase zijn, zou hun grootste langetermijneffect kunnen zijn op het gebied van productie, medicijnen en het leger. Als nanomachines kunnen worden overgehaald tot zelfreplicatie, of in grote hoeveelheden kunnen worden gebouwd met behulp van zelfassemblage en kunnen worden geprogrammeerd om samen te werken om objecten te maken, kunnen ze worden omgezet in een aangepast productiesysteem met veel meer mogelijkheden dan alles wat er tegenwoordig bestaat. Een dergelijk hypothetisch desktopapparaat is een nanofabriek genoemd.