قابلیت های یک نانو ربات شناسایی  Nano _ Robotic  ( نحوه عملکرد و کاربرد) مهندسی میکرو _ نانو الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)


نکته : نانو ربات ها به دلیل خلاصه شدن چند قابلیت در مقیاس بسیار کوچک (نانو ) قابلیت های دیگری نیز دارند که از جمله  میتوان به شناساییِ محیطی  نظامی _ امدادی اشاره کرد. (که البته میتوان آن را تقویت نمود)

پوسته (پوشش شکل پذیر)  ربات های شناسایی : 

همه می‌دانند که از نزدیک درگیر شدن با یک مسئله، معمولا تبعاتی در پی دارد. قطعا این مورد درباره نانو رباتیک شناسایی نیز صادق است. اگرچه با نا سازگاری محیطی (هم شکل نبودن محیط)  یک ربات شناسایی را میتوان تشخیص داد و با مهندسی معکوس که قابلیت ها و دسترسی هایی از بازسازی تکنولوژی را  دارند از سیستم ساختاری آن با خبر  شد و این بسیار گران تمام می‌شود. اما راه حل این موضوع ساخت پوسته بیرونی نانو ربات شناسایی  (امدادی - نظامی) با پرینتر ۳ بعدی به شکل حشرات (پرنده- خزنده) میباشد .

باید مکانیک نان ربات و پوسته پوشاننده هم خوانی طبیعی داشته باشد . تا قابلیت شناسایی محیطی را بالاتر ببرد پرینترهای سه بعدی با مواد سیلیکون نرم میتوانند پوشش مناسبی برای نانو ربات شناسایی در مقیاس نانو به عمل آورند. از جمله رنگ طبیعی تر بدنه در پوشش (حشره یا پروانه ) به وسیله پرینتر ۳بعدی قابل تهیه میباشد.

برخی قابلیت های نانو ربات ها در شناسایی محیطی از جمله : 

نانو سنسور ها: 

از ترکیب حیاتی نانو ربات های شناسایی میتوان به نانو سنسور ها اشاره نمود .نانوحسگر به نانو حسگرهای  در مقیاس نانو  گفته می‌شود.این وسیله الکتریکی قابلیت شناسایی محرکهای فیزیکی بسیار خفیف در حد یک نانو متر را دارد.امروزه این وسیله افزایش توان پیدا کرده و کاربرد زیادی در نانو رباتیک  یافته‌است. در ربات های شناسایی نانو بیشتر از سنسورهای نانو گرمایی برای شناسایی محیطی استفاده میشود.

 نانو حسگر یک وسیلهٔ الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه‌گیری می‌کند وآنها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می نماید. نانو حسگرها در واقع ابزار ارتباط نانو ربات شناسایی با دنیای خارج وکسب اطلاعات محیطی ونیز داخلی می‌باشند، ویا به‌طور کلی ابزارهایی هستند که تحت شرایط خاص ازخود واکنشهای پیش‌بینی شده ومورد انتظار نشان می دهند.


پردازنده های نانو در قلب ساختار نانو ربات های شناسایی


واحد های پردازش نانو  Nano Units Processing : 
پردازنده های نانو مقیاس با توسعه ی ترانزیستورهای بسیار کوچک FET در شکل های مختلف ساخته شده اند. نانو موادی مانند CNTsوخصوصا GNRs ،برای ساخت نانو ترانزیستورها مورد استفاده قرار می گیرند.
برای مثال کوچکترین نانو ترانزیستوری که تاکنون ساخته شده است از مواد نانو ریبون گرافن که تنها از 10 در 1 اتم شاخته شده و ابعاد آن در همه جهت یک نانو متر می باشد.از آنجا که گرافن خاصیت انتقال بالیستیک از خود نشان می دهد، لذا الکترون ها می توانند مسافت های طولانی تری را بدون تفرق و بازگشت داشته باشند و این به ساخت وسایل سوییچینگ سریع کمک شایانی می نماید.لالزم به ذکر است سایز نانو سنسوری که باید ساخته شود میتواندتعداد ترانزیستورهای نانو و درنهایت میزان پیچیدگی پرداز ش های او را محدود نماید، لیکن سرعت سوییچینک را محدود نمی کند.

-ترکیب و همگام سازی  نانو پردارنده ها با نانو سنسور ها  (در ساختمان کلی نانو ربات شناسایی) :
نانو حافظه هایی که از یک اتم برای ذخیره یک بیت اطلاعات استفاده نمایند در حال حاضر طراحی و ساخته شده اند.
در ترکیب خصوص پرداز ش گر های نانو سنسور ها باید تاکید کرد که محدودیت فیزیکی نانو سنسور ها می تواند منجر به محدودیت پیچیدگی پردازشهای قابل انجام در آنها شود. از طرفی سرعت آنها از این نظر محدودیت ندارد. 
به علاوه مساله مهم دیگری که باید به توسعه آن اندیشید پروتکل های ارتباطی و مدوالسیون های جدید است که با توجه به قدرت پرداز ش پایینی که در نانو سنسور ها قابل دسترس است باید این تکنیک های مخابراتی ساده سازی شده و بتوان از قابلیت های ساختارهای نانویی حداکثر بهره را برد. 
تامین انرژی و  نیروی حرکتی نانو ربات های شناسایی: 
تامین انرژی از محیطی که نانو ربات در آن مشغول به کار است، موثر‌ترین روش برای آن‌ها است به این‌ دلیل که مدام در حال حرکت و فعالیت می‌باشند. (در هر محیطی نه صرفا محیط بیولوژیک)
  • انرژی جنبشی سیال
  • اشعه‌های الکترومغناطیس
  • تغییرات دما
  • انرژی تولید شده از ارتعاش (محیط‌های مختلف به خصوص محیط بیولوژیکی)
قابلیت  های نانو ربات های شناسایی و نتیجه گیری کلی :
به طور کلی در ساخت نانو ربات دو مسئله مهم وجود دارد. اول شبیه سازی و طراحی بر اساس ربات های ماکرو که شامل نیروی محرکه، برقراری ارتباط و جهت یابی است و دوم مونتاژ قطعات نانو ربات میباشد.
هر آنچه تا به اینجا گفته شد خود از مزیت‌های نانو ربات‌های شناسایی است اما از نظر تئوری مزیت‌هایی مورد توجه واقع شده‌اند که عبارتند از : دوام فوق العاده بالا (مهمترین مزیت نانو ربات ها) 

تحقیقات نشان داده‌اند که بنا به نیاز و نحوه طراحی نانو روبات‌های شناسایی، می‌توان آن‌ها را در طول سالیان متمادی و حتی یک قرن بدون اینکه ذره‌ای از عملکرد آن‌ها مختل شود، مورد استفاده قرار داد.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)