纳米机器人是一个学科高度交叉的研究领域，涉及物理、化学、材料、生物等多个学科的基础科学研究。说起纳米机器（nanomachines），人们恐怕不免联想到科幻小说或者科幻电影。科学幻想中的纳米机器人在血液中拖曳红细胞 | 来源：http://www.sohu.com/a/246917314_740022
一个大众文学中对此的经典想象，是1966年Harry Kleiner的电影《奇妙的航程》（Fantastic Voyage，艾萨克·阿西莫夫对该剧本改编为同名小说）。虽然每次心跳所引起的血液波动都让潜艇随时处于倾覆的边缘，身体内的抗体也把潜艇当做了感染源而疯狂攻击，英勇的主角们仍然能够操纵潜艇在血液中化险为夷，并摧毁危及生命的血栓，最终成功拯救了外交官的性命。
纳米机器的三大险阻
有些人认为，纳米机器终究只是科学家和科幻圈的一场小众狂欢。这样的质疑和悲观似乎十分有道理。从上世纪50、60年代以来，在世界科技发展进步的大多数时间里，纳米机器都徘徊于憧憬和梦想之中。纳米尺度的物体运动要克服太多的艰难险阻。比如，物体越小，受到空气、水分子的无规撞击的影响就越大，其运动会显得十分无规则。
此外，目前（2019年）最精密的机械加工精度大约是5纳米，这也是英特尔等芯片厂商通过数十年的不断进步所取得的惊人成绩。然而这样的精度或许仍不足以制造我们所需的精密部件，来组装成满足需要的纳米机器人，让其有手有脚有脑有天线等。而即便我们的加工精度达到了要求，如何在纳米尺度上用极其微小的镊子将这些比头发丝还细小一万倍的零件一个个组装起来，更是技术上令人咋舌、甚至无法逾越的高峰。
第三，即便我们想出了高招克服布朗运动的干扰，也开发出了非常精密的技术以生产、组装纳米尺度的机器，我们仍然需要考虑这样的机器如何运作。在宏观尺度，惯性的作用很强大，因而宏观的动物、机器可以通过简单的手臂伸缩或者身体摇摆就能够顺畅地运动起来（想象一下人游泳的姿势）。但这样的“往复式”（reciprocal）运动在微观世界则举步维艰。
怎样实现纳米机器？
环境十分恶劣，又无法像宏观的机器一样往复运动，实现纳米机器曾经举步维艰。但科技发展日新月异，今天的我们已经拥有远胜于五十年前的知识和技术水平。纳米机器的合成、制备与开发已经逐渐变得可能。此外，人们也认识到，自然界其实早已充满了各式纳米机器。例如，细胞内的输运蛋白能够克服布朗运动，在微管束组成的轨道上来来回回运动，像货运卡车一样在细胞内输运巨大的货物。
我们在这里介绍一种很常见的让微纳米机器在流体中运动起来的方法。这种方法首先需要制备一种表面材料分布不均匀的颗粒，也称为Janus颗粒。这个名字来源于古罗马的神袛双面神Janus，它有两张面孔，一张回望过去，一张眺望未来。因此这种颗粒也被称为双面神颗粒（这也是英文单词一月January的词源）。
最简单的双面神颗粒是一个微纳米球，一半覆盖了某种材料（例如金属铂），能够在溶液中发生特定的化学反应（例如铂催化的过氧化氢分解）。
纳米机器前景诱人
在工作原理、制造、控制等几个方面，纳米机器都面临着巨大的挑战，但也孕育着巨大的回报。纳米机器人在生物、医药、环境、军事、航天等多个国计民生重大领域有巨大的潜在用途，或许能够让世界产生我们做梦都无法想象的变革，因而吸引着一批批科技工作者前赴后继投身这个领域。
目前，一大批科学工作者和工程师们通过精心设计，已成功将在微米尺度游动的微纳米机器人应用于生物探测、智能载药、可控药物释放、血栓清除、杀死肿瘤细胞、环境污染物监测、环境治理、微纳米组装等多个领域。