“纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴，它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学的近期设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计，开发“在体”（in vivo）或“湿”的生物计算机或细胞机器人，从而产生了另种方式的纳米机器人技术。

产生背景

1959年

率先提出纳米技术的设想是诺贝尔奖得主理论物理学家理查德-费曼。他率先提出利用微型机器人治病的想法。用他的话说，就是“吞下外科医生”。理查德·费恩曼在一次题目为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出：将来人类有可能建造一种分子大小的微型机器，可以把分子甚至单个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质，这意味着人类可以在最底层空间制造任何东西。

从分子和原子着手改变和组织分子是化学家和生物学家意欲到达的目标。这将使生产程序变得非常简单，只需将获取到的大量的分子进行重新组合就可形成有用的物体。

在1959年的演讲《在底部有很多空间》中，他提出纳米技术这一想法。虽然没有使用“纳米”这个词，但他实际上阐述了纳米技术的基本概念。

1990年

我国著名学者周海中教授在《论机器人》一文中预言：到二十一世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。

2010年

7月1日，美国密西西比州的湾港，墨西哥湾“深水地平线”号的漏油被冲上海岸。在应对漏油事故等环境灾难方面，纳米机器人的效率远超过传统方式。

应用领域

中国应用

中国人也可以像摆棋子一样摆弄原子了。记者从中科院获悉，一台能够在纳米尺度上操作的机器人系统样机由中国科学院沈阳自动化所研制成功，并通过了国家“863”自动化领域智能机器人专家组的验收。

在一个演示中，沈阳自动化所的研究人员操纵“纳米微操作机器人”，在一块硅基片上1×2微米的区域上清晰刻出“SIA”3个英文字母（沈阳自动化所的缩写）；另一个演示显示，在一个5×5微米的硅基片上，操作者将一个4微米长、100纳米粗细的碳纳米管准确移动到一个刻好的沟槽里。

测试显示，在刻画操作中，这台纳米微操作机器人在512个像素宽度的显示区域里，重复定位误差小于5个像素，精度达1%以上；在移动纳米碳管的操作中，重复定位精度达到30纳米；而在基于路标的定位测试中，其定位误差小于4纳米。专家解释，1纳米是10^-9米，大约等于10个氩原子并列成一条直线的长度。

在纳米尺度上的操作，被称为“纳米微操作”，是纳米技术的重要内容，其目的是在纳米尺度上按人的意愿对纳米材料实现移动、整形、刻画以及装配等工作。纳米微操作始于20世纪80年代，IBM的科学家1989年利用扫描式隧道显微镜（STM）操作35个氙原子在镍金属表面拼出I－B－M三个字母，成为轰动世界的新闻，开了纳米微操作先河。从此，纳米操作技术作为一个重要的战略发展方向吸引各国竞相展开研究。

该项目研究人员介绍，这台机器人系统在纳米尺度下的系统建模方法、三维纳观力获取与感知及误差分析与补偿方面有很多突破与创新，都达到世界先进水平。据介绍，这种纳米微操作机器人可广泛应用于纳米科学实验研究、生物工程与医学实验研究、微纳米科研教学等领域。如生物学研究领域中，使用纳米微操作机器人可完成对细胞染色体的切割操作；也可在DNA或分子水平上进行生化检测及病理、生理测试实验研究。

此外这种机器人在IC工业中纳米器件的装配与加工方面也有良好的应用前景，如可以利用它操作纳米微粒，装配微/纳米电子器件，甚至复杂的纳米电路。这意味着，未来利用纳米电路制成的电脑和家用电器，可以“想要它有多小，就能做多小”，甚至可以“塞进牙缝”；而未来利用纳米操作技术制作的微型机器人，也可以钻入人体替病人疏通血管，或在肉眼看不见的微观世界里，完成人们自己不可能完成的任务。

国外应用

在美国科幻大片《惊异大奇航》中，科学家把变小的人和飞船注射进人体，让这些缩小的“参观者”直接观看到人体各个器官的组织和运行情况。然而在现实中，科学家根据分子病理学的原理已经研制出各种各样的可以进入人体的纳米机器人，有望用于维护人体健康。

目前还处在试验阶段，大到长几毫米，小到直径几微米；但可以肯定的是，未来几年内，纳米机器人将会带来一场医学革。

许多工程师、科学家和医生都认为，医用纳米机器人有着无限的潜力——而其中最有可能的包括：治疗动脉粥样硬化、抗癌、去除血块、清洁伤口、帮助凝血、祛除寄生虫、治疗痛风、粉碎肾结石、人工授精以及激活细胞能量，使人不仅保持健康，而且延长寿命。

具体实例

新型DNA纳米机器人

如今，世界各地的科学家们正在研究未来“纳米工厂”的新技术。他们希望纳米机器人总有一天会被用于分析生化样品或生产活性医药剂。/n

这些分子机器尚未部署大规模迄今为止的唯一原因是，它们太慢了。即使是现行的运动设计，在分子的组合上可能就会花费好几个小时，这使得DNA机器在追求“时效性”的情况下不太实用。/n

近日，慕尼黑工业大学（TUM）的科学家开发出一种新型的电推进技术。科学家基于分子研发出一种DNA纳米机器，具体来说，是一只手臂。当技术发展成熟后，它就可以被用于完成“即时任务”。/n

研究人员发现，他们可以利用DNA分子的电荷从而快速、准确地移动手臂，使之受到电脉冲的控制移向正确的方向，DNA纳米机器人通过电场可使得机器速度比之前快10万倍，甚至可以在几毫秒内作出反应。/n

当看到DNA机器人执行一连串动作时，你可以想象这背后是纳米工厂“数百万”分子们共同协作的成果。/n

此外，在许多方面，这种新方法使DNA纳米机器变得实用。其中包括把复杂的分子（比如医药）拼凑在一起、识别微小的物质等等，具有很广泛的应用场景。

注射进入人体

西媒称，美国宾夕法尼亚大学和康奈尔大学的研究人员利用最新的纳米技术，在几个星期内创造出了一支数以百万计纳米机器人组成的大军。/n

西班牙《阿贝赛报》网站3月10日报道称，几位科研人员在本周于波士顿举行的美国物理学会会议上展示了他们这一科研成果。/n

报道介绍，这一设计基于一种纳米制造技术，利用该技术能够在几周内将长约10厘米的硅晶片变成数百万个机器人。每个纳米机器人长约70微米（约为人类头发的厚度），机器人的身体由超薄的矩形骨架构成。/n

机器人顶部覆盖有薄薄的硅层，研究人员在其中安装了机器人的“大脑”等“组织器官”：电子控制元件和微型太阳能电池。它们的腿由铂和钛的双层结构或石墨烯制成，宽度仅相当于100个原子。/n

“当我还是个孩子的时候，我记得在显微镜下观察到，发生了很多不可思议的事情，”研究人员在一份声明中说，“现在我们正在创造一些这类东西。我们不仅能看到，事实上还可以控制它们”。/n

报道称，这些纳米机器人具有几项令人难以置信的功能。它们能在没有任何电线的情况下接收能量，可以行走并且能够在恶劣的环境条件下生存。此外，它们足够微小，可以通过皮下注射进入人体。/n

这么小的机器人怎么能做到这一切呢？诀窍在于，研究人员向机器人的太阳能电池上发射激光，为其供电，随后铂会膨胀而钛保持刚性，导致腿部收缩。太阳能电池引起前腿和后腿的交替收缩或放松，机器人因此产生行走的步态。/n

报道指出，这些研究人员已经在努力创造能力更强大的纳米机器人，它们将配有传感器、计时器和控制系统。/n

目前，这一研究的主要障碍是找到新的能量来源，因为任何比指甲厚的织物都会导致无法通过激光控制机器人。研究人员打算研究如何通过磁场和超声波驱动这些机器人，使它们能够在人体内部工作，例如按需输送药物。