Hun Naam Is Legioen: De Nobelprijswinnaar Vertelde Of De Nanorobots De Aarde Zullen Vernietigen - Alternatieve Mening

Inhoudsopgave:

Hun Naam Is Legioen: De Nobelprijswinnaar Vertelde Of De Nanorobots De Aarde Zullen Vernietigen - Alternatieve Mening
Hun Naam Is Legioen: De Nobelprijswinnaar Vertelde Of De Nanorobots De Aarde Zullen Vernietigen - Alternatieve Mening

Video: Hun Naam Is Legioen: De Nobelprijswinnaar Vertelde Of De Nanorobots De Aarde Zullen Vernietigen - Alternatieve Mening

Video: Hun Naam Is Legioen: De Nobelprijswinnaar Vertelde Of De Nanorobots De Aarde Zullen Vernietigen - Alternatieve Mening
Video: 'Europa onderschat nog steeds het gevaar van China en de CCP.' Een gesprek met Henk Schulte Nordholt 2024, Maart
Anonim

Wetenschappers maken en testen al lange tijd verschillende nanomachines in laboratoria. In feite zijn dit moleculaire constructies die tot taak hebben een nuttige functie uit te voeren: bijvoorbeeld medicijnen afleveren aan een ziek orgaan, een ziekteverwekker identificeren of iets repareren. Zullen de eerste "bruikbare" nanorobots verschijnen, helpen ze Mars en andere planeten te koloniseren?

Deze vragen worden beantwoord door Ben Feringa, hoogleraar aan de Rijksuniversiteit Groningen in Nederland. In 2016 won hij, samen met de Fransman Jean-Pierre Sauvage en de Schot Fraser, de Nobelprijs voor het ontwerp en de creatie van moleculaire machines. “Uw nanomachines zijn gemaakt van veel voorkomende elementen zoals koolstof, stikstof of zwavel. Kunnen we er meer exotische componenten in verwachten - bijvoorbeeld zeldzame aardmetalen of radioactieve stoffen?- Deze vraag is erg moeilijk te beantwoorden om een simpele reden: we weten nog steeds niet wat dergelijke moleculaire constructies wel en niet kunnen doen. Tegelijkertijd werken wij, ondanks de grote verschillen in de structuur van onze nanomotoren, rotoren en andere elementen, - mijn groep, Stoddart, Sauvage en vele andere collega's - nog steeds uitsluitend met organische moleculen. Niets belet ons natuurlijk om ons voor te stellen dat zoiets kan worden gemaakt met uitsluitend anorganische verbindingen. Om bijvoorbeeld een complexe verbinding te construeren en deze, net als onze moleculaire motoren, om zijn eigen as te laten draaien. Niemand heeft echter nog zulke nanomotoren in elkaar gezet.

De reden is simpel. Dankzij de ontwikkeling van farmaceutica en polymeerchemie hebben we geleerd om zeer snel en goed complexe verbindingen bestaande uit koolwaterstofketens te synthetiseren. Ik weet zeker dat hetzelfde kan worden gedaan met anorganische verbindingen, maar om dit te doen, moeten we eerst begrijpen hoe we dergelijke moleculen moeten assembleren.

Als het om radioactieve isotopen gaat, denk ik niet dat ze ooit onderdeel zullen worden van nanomachines. Hun ongebruikelijke eigenschappen en instabiliteit maken ze waarschijnlijk ongeschikt om te functioneren als onderdeel van stabiele moleculaire systemen die licht of elektriciteit als energiebron gebruiken.

In dit opzicht zijn we meer geïnteresseerd in biologische moleculaire motoren, waarvan honderden variëteiten in het menselijk lichaam aanwezig zijn. Het zijn allemaal eiwitmachines, waarvan er vele metaalatomen bevatten.

Meestal spelen ze een sleutelrol in de reacties die deze biomachines in beweging brengen. Daarom lijkt het mij dat een combinatie van metaalcomplexen en organische verbindingen eromheen er het meest veelbelovend uitziet.

Dit jaar vieren we de 150ste verjaardag van het periodiek systeem. Kunt u uitleggen hoe deze prestatie van anderhalve eeuw u helpt om vandaag ontdekkingen te doen?

- Het periodiek systeem en de wetten die eraan inherent zijn, helpen ons eigenlijk altijd om te beoordelen hoe verschillende soorten aangrenzende atomen zich gedragen en om de eigenschappen van sommige verbindingen te voorspellen.

Sommige typen van onze motoren hebben bijvoorbeeld ingebouwde zuurstofatomen. Dankzij de tabel begrijpen we dat zwavel er qua eigenschappen op lijkt, maar tegelijkertijd iets groter van formaat is. Dit stelt ons in staat om het gedrag van dergelijke moleculaire machines flexibel te sturen, waarbij zuurstof wordt uitgewisseld voor zwavel en vice versa.

Promotie video:

Dit houdt natuurlijk niet op bij onze voorspellingsmogelijkheden. Er zijn recentelijk veel andere wetten ontdekt die het mogelijk maken om enkele kenmerken van nanomachines te voorspellen.

Aan de andere kant betwijfel ik of we zoiets als een periodiek systeem kunnen creëren voor dergelijke nanostructuren. Hier hebben we, als het in principe mogelijk is, niet genoeg kennis.

We kunnen dus grofweg voorspellen hoe moleculaire motoren van verschillende groottes, vergelijkbaar in structuur, zich zullen gedragen, maar we kunnen dit niet doen voor radicaal verschillende systemen of iets vanaf nul ontwerpen zonder experimenten uit te voeren.

U zei onlangs dat de eerste volwaardige nanorobots over ongeveer vijftig jaar zullen verschijnen. Anderzijds vond nog maar anderhalf jaar geleden de eerste "race" van dergelijke nanomachines plaats in Frankrijk. Hoe ver zijn we verwijderd van de opkomst van autonome nanodevices?

- Het moet duidelijk zijn dat alle moleculaire machines die tegenwoordig bestaan zeer primitief zijn, zowel qua structuur als qua doel. In feite zijn zowel onze auto, die we in 2011 hebben geassembleerd, als deze "racewagens" gemaakt om geen praktische problemen op te lossen, maar om nieuwsgierigheid te bevredigen.

Zowel wij als onze collega's ontwikkelen dergelijke apparaten om zeer eenvoudige problemen op te lossen - we proberen erachter te komen hoe we moleculen in een of andere richting kunnen laten bewegen, stoppen en andere eenvoudige opdrachten kunnen uitvoeren. Dit is een interessant maar nog steeds puur academisch probleem.

De volgende stap is veel moeilijker en serieuzer. Het is belangrijk om te begrijpen of het mogelijk is om ze echt praktische taken te laten uitvoeren: goederen vervoeren, assembleren in complexere structuren en reageren op externe prikkels.

Nanomachines kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om slimme ramen te maken die reageren op straatverlichtingsniveaus en zichzelf kunnen repareren; antibiotica die alleen werken als een bepaald chemisch of lichtsignaal verschijnt. Zulke dingen zullen, zo lijkt het mij, veel eerder verschijnen dan je denkt - in de komende tien jaar.

* Nanobolid * op het circuit van een kopersubstraat
* Nanobolid * op het circuit van een kopersubstraat

* Nanobolid * op het circuit van een kopersubstraat.

De creatie van volwaardige nanorobots die in staat zijn om operaties in het lichaam uit te voeren of complexe problemen op te lossen, zal natuurlijk meer tijd kosten. Maar nogmaals, ik ben er zeker van dat wij het ook kunnen. Er zijn talloze van dergelijke robots in het menselijk lichaam en niets belet ons om hun kunstmatige kopieën te maken.

Aan de andere kant bevinden we ons, zoals ik meer dan eens heb gezegd, nu op ongeveer hetzelfde ontwikkelingsniveau als de mensheid in de dagen van de gebroeders Wright. Eerst moeten we beslissen wat en waarom we gaan creëren, en dan nadenken over hoe we dat moeten doen.

Het lijkt mij dat je niet gedachteloos moet kopiëren wat de natuur heeft uitgevonden. Soms zijn volledig kunstmatige systemen, zoals vliegtuigen of computerchips, veel gemakkelijker te maken dan analogen van een vleugel of een menselijk brein.

In andere gevallen is het gemakkelijker om wat levende organismen al hebben aangemaakt, bijvoorbeeld sommige antilichamen, te nemen en er een medicijn of een deel van een nanomachine aan vast te maken. Soortgelijke benaderingen worden al gebruikt in de geneeskunde. Daarom kan niet ondubbelzinnig worden gezegd dat ze allemaal veelbelovender en correcter zullen zijn voor alle mogelijke toepassingen van nanorobots.

In de afgelopen jaren zijn er twee "klassen" nanomachines verschenen - relatief eenvoudige structuren die energie van buitenaf ontvangen, en meer complexe structuren, volwaardige analogen van motoren, die deze onafhankelijk kunnen produceren. Welke zijn dichter bij de realiteit?

- Chemische motoren, enigszins vergelijkbaar met analogen in levende cellen, begonnen echt te verschijnen. We hebben onlangs verschillende vergelijkbare apparaten gemaakt in ons laboratorium.

We zijn er bijvoorbeeld in geslaagd om een nanomachine samen te stellen die glucose en waterstofperoxide als brandstof kan gebruiken en nanobuisjes, nanodeeltjes en andere zware structuren in elke richting kan transporteren.

Het is moeilijk te zeggen hoe veelbelovend ze zijn - het hangt allemaal af van de taken die moeten worden opgelost. Als we het "transport" van sommige moleculen moeten organiseren, dan zijn ze daar ideaal voor. Om slimme vensters of andere gadgets te maken, moet je op zijn beurt al op zoek naar ander materiaal.

Bovendien begrijpen we nog steeds niet wat we precies missen, welke analogen van klassieke machines kunnen worden gemaakt met behulp van moleculen en waar onze hele bol in het algemeen zal bewegen. In feite zijn we net begonnen met de ontwikkeling ervan. Tot nu toe is maar één ding duidelijk: nanomachines verschillen van biomachines in onze cellen en van hun "grote zussen" in de macrokosmos.

Als we het hebben over de verre toekomst, is het dan mogelijk om moleculaire machines te gebruiken die zichzelf kunnen kopiëren om mondiale problemen op te lossen, bijvoorbeeld om Mars of andere planeten te veroveren?

- Het is moeilijk voor mij om over andere werelden te praten, aangezien deze kwestie mijn competentie ver te boven gaat. Desalniettemin denk ik dat het onwaarschijnlijk is dat nanomachines voor dergelijke doeleinden worden gebruikt. Als we een nieuwe en zeer zware omgeving proberen te beheersen, hebben we zeer betrouwbare technologie nodig, niet iets experimenteels.

Daarom lijkt het mij dat dergelijke machines voor het eerst op aarde zullen worden toegepast. We kunnen zeggen dat dit al gebeurt: de afgelopen jaren hebben scheikundigen honderden zeer complexe structuren van vele moleculen gemaakt, de zogenaamde supramoleculaire structuren, die selectief kunnen binden aan bepaalde ionen en al het andere kunnen negeren.

Zo heeft mijn collega Francis Stoddart onlangs een startup opgericht waarin hij complexen ontwikkelt die goud kunnen halen uit mijnafval en stortplaatsen. In het verleden zou het creëren van dergelijke verbindingen als de fantasie van alchemisten zijn beschouwd.

Praten over nanomachines veroorzaakt meestal echte angst bij het publiek, uit angst dat toekomstige microscopisch kleine robots de beschaving en al het leven op aarde zullen vernietigen. Is het mogelijk om dit op de een of andere manier te bestrijden?

“Deze problemen hebben veel te maken met Creation Machines: The Coming Era of Nanotechnology, geschreven door Eric Drexler in 1986. Het scenario van de dood van de mensheid als gevolg van de zelfverspreiding van "grijs slijm" dat erin wordt gepresenteerd, is tegenwoordig bij bijna iedereen bekend.

In feite is er hier niets ongewoons: bij het maken van nieuwe nanomachines nemen we dezelfde voorzorgsmaatregelen als bij het werken met nieuwe en potentieel giftige chemicaliën.

In dit opzicht verschillen de componenten van nanorobots niet in hun vernietigende potentieel van de "bouwstenen" waaruit de moleculen van nieuwe medicijnen, polymeren, katalysatoren en andere "gewone" chemische producten worden samengesteld.

Net als elk ander medicijn of voedingsproduct, zullen deze moleculaire structuren een groot aantal veiligheidstests moeten ondergaan die zullen aantonen of ze kunnen "rebelleren" en de mensheid kunnen vernietigen.

In feite is er niets verrassends aan dergelijke angsten - mensen zijn gewend bang te zijn voor iets nieuws en ongewoons. Elk decennium komt er een nieuw "horrorverhaal" uit de wereld van de natuurkunde, scheikunde of biologie, dat de dingen vervangt waaraan we al gewend zijn. Nu is het bijvoorbeeld in de mode om de genomische editor CRISPR / Cas9 en kunstmatige intelligentie te vrezen en te bekritiseren.

Wat moeten wetenschappers doen? Het lijkt mij dat onze taak eenvoudig is: we moeten het publiek helpen erachter te komen wat waar is en wat fictie is. Het is belangrijk om de praktische voordelen van deze nieuwe ontdekkingen te begrijpen en te begrijpen waar het echte gevaar ligt.

Als mensen bijvoorbeeld begrijpen dat CRISPR / Cas9 hen kan genezen van ziekten die verband houden met genetische defecten, of de productiviteit van planten kan verhogen, zullen ze minder reden hebben om bang te zijn voor deze technologie. Hetzelfde geldt voor de nanomachines van de toekomst.