机器人可从利用比细菌还小的部件将自身组装起来。这原本只能在科幻小说中见到的事情,就要离现实不远了。宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组利用DNA让直径为几个纳米的金金属丝占据在金金属表面的一些特殊位置上,他们发现这样有可能产生能够自布线(self-wiring)的纳米电路。
托马斯·莫尔洛克(Thomas Mallouk)等人,将宽为200纳米、长为6000纳米的金金属导线放进一块多孔薄膜的狭窄通道中,并且用DNA片段对它们进行标识。然后,他们再把和纳米导线上的DNA片段相匹配的DNA片段覆盖在金金属薄膜的表面上(与磁针的南极和北极相似,当两个DNA片段的序列互补时,其中的一个就把另一个相“匹配”了)。
跟磁铁一样,当把两个互补的DNA片段放在一起时,它们会把金金属导线固定在薄膜的表面上。莫尔洛克小组发现,如果自身所带的DNA片段和表面上的DNA片段相匹配,那么这根导线被固定的可能性要比那些带有非互补DNA标签的导线大将近4倍。但是,区分它们的效果却仍然不太理想,因为标识错误,甚至没有标识的纳米导线也同样有可能被固定(尽管可能性很小)。
研究人员现在希望利用束缚在表面的DNA标签把电路元件引导到合适的位置,从而制造出能够“自己布线”的纳米级电路。他们同样还希望通过在这些电路的末端加上互补的标签,来让这些纳米电路相互连接。经过适当的编排之后,这些电路可能会自发地结合在一起,形成一个复杂的电路。
用这样的方法来制造电气设备,和用传统的电气工程方法截然不同。也就是说,纳米技术专家们的梦想是:让这些电气设备能够制造它们自身,而无须在集成电路上雕刻出所有的导线和晶体管。
每时每刻,这种纳米尺度上的自组装现象都在生物体的活细胞中发生。它们可以被看成是这样的过程,即无数分子齿轮、分子马达和能量发生器在DNA的编排下(自身)组织在一起,形成了具有某一特定功能的单元。
现在,许多纳米技术专家都转到了用DNA来引导人工元件的研究上。而这一最新研究的基础却是由西北大学的一个研究小组在1996年奠定的。当时,这个小组发现,对于用DNA片段标识的纳米金金属晶体,只有当它们遇到合适的自由移动的DNA片段时,才会发生聚集成群的现象。
将来,电子自动装置自身可以通过制造组成自己的部件来完成自身的复制。在许多人的眼里,这是一件非常可怕的事情,他们发出了各种各样的警告,其中最引人注目的要数太阳微系统公司的创始人之一比尔·乔伊(Bill Joy)对此所表示的忧虑。但是,这些警告和忧虑并不是建立在科学的现实状况之上的,它们更多地要归功于纳米技术对人们想象力的超越。
[Nature,2001年3月20日]