För närvarande används artificiella molekylära maskiner främst som forskningsverktyg för att studera grundläggande principer och mekanismer i molekylära processer. Men det finns en enorm potential för deras framtida användning inom olika områden som medicin, bioteknik, materialvetenskap och datorer.
Här är några av de viktigaste milstolparna som måste uppnås innan konstgjorda molekylära maskiner kan börja fungera för oss:
1. Molekylär design: Forskare behöver designa molekylära strukturer som kan utföra specifika uppgifter eller funktioner på nanoskala. Detta innebär att välja lämpliga molekylära byggstenar, ordna dem exakt och inkorporera funktionella grupper som möjliggör specifika interaktioner.
2. Syntes och sammansättning: Syntesen av konstgjorda molekylära maskiner kräver exakt kontroll över arrangemanget och organisationen av atomer och molekyler. Detta är en betydande utmaning på grund av den extremt lilla skalan och komplexiteten hos dessa strukturer.
3. Kontroll och integration: Att kontrollera rörelse, funktion och interaktioner hos artificiella molekylära maskiner är avgörande för deras praktiska användning. Detta kräver utveckling av metoder för att manipulera och koordinera de enskilda komponenterna i dessa maskiner.
4. Materialintegration: Att integrera artificiella molekylära maskiner i funktionella material eller enheter är nödvändigt för att utnyttja deras potentiella tillämpningar. Detta innebär att hitta sätt att koppla dessa nanoskala maskiner med makroskopiska system.
5. Uppskalning: Att skala upp produktion och montering av konstgjorda molekylära maskiner till större skalor kommer att vara avgörande för deras utbredda användning i praktiska tillämpningar.
6. Att övervinna energibarriärer: Molekylära maskiner behöver ofta övervinna energibarriärer för att utföra vissa uppgifter. Att hitta sätt att minska dessa barriärer eller tillhandahålla externa energikällor kommer att vara viktigt för deras funktion.
7. Kostnad och effektivitet: Att utveckla kostnadseffektiva och effektiva metoder för att syntetisera och driva konstgjorda molekylära maskiner är nödvändigt för deras praktiska genomförande.
8. Säkerhet och tillförlitlighet: Att säkerställa säkerheten och tillförlitligheten hos konstgjorda molekylära maskiner kommer att vara avgörande för deras användning i kritiska tillämpningar, särskilt inom hälsovård och bioteknik.
Framsteg har gjorts för att ta itu med dessa utmaningar, men det krävs fortfarande mycket forskning och utveckling innan konstgjorda molekylära maskiner kan bli praktiska verktyg för olika tillämpningar. Uppskattningar av när de kan börja arbeta hos oss kan variera beroende på fält och specifik tillämpning. Vissa forskare tror att det kan ta flera år till decennier innan betydande genombrott leder till praktisk användning inom specifika områden.
