Nanotecnología molecular

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Nanotecnología molecular (MNT) es una tecnología basada en la capacidad de construir estructuras complejas, atómica especificaciones por medio de mecanosíntesis.[1] Esto es distinto de materiales nanométricos. Basado en Richard Feynmanla visión de las fábricas en miniatura utilizando nanomáquinas para construir productos complejos (incluyendo nanomáquinas adicional), esta forma de avanzada nanotecnología (o fabricación molecular[2]) haría uso de mecanosíntesis posicionalmente controlado guiados por máquina molecular sistemas. MNT consistiría en combinar principios físicos demostradas por química, otras las nanotecnologías y la maquinaria molecular de la vida con los sistemas de principios de ingeniería se encuentran en macroescala modernas fábricas.

Contenido

  • 1 Introducción
  • 2 Capacidades y aplicaciones proyectadas
    • 2.1 Nanosensores y materiales inteligentes
    • 2.2 Replicar nanorobots
    • 2.3 Nanorobots médica
    • 2.4 Utilidad de niebla
    • 2.5 Óptica phased-array
  • 3 Potenciales impactos sociales
    • 3.1 Beneficios
    • 3.2 Riesgos
  • 4 Crítica y cuestiones técnicas
    • 4.1 Estudio y las recomendaciones de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos
    • 4.2 Ensambladores versus nanofactories
    • 4.3 Duro contra nanotecnología suave
    • 4.4 El debate Smalley-Drexler
    • 4.5 Problemas de diseño
    • 4.6 La viabilidad de las propuestas de Nanosistemas
    • 4.7 Trabajo existente en diamante mecanosíntesis
  • 5 Obras de ficción
  • 6 Véase también
  • 7 Referencias
  • 8 Obras de referencia
  • 9 Enlaces externos
  • 10 Véase también

Introducción

Mientras que la química convencional utiliza procesos inexactos obteniendo resultados inexactos y biología explota inexactos procesos para obtener resultados definitivos, Nanotecnología molecular emplearía originales definitivos procesos para obtener resultados definitivos. El deseo en Nanotecnología molecular sería balancear las reacciones moleculares en lugares controlados por posicionalmente orientaciones para obtener desean las reacciones químicas, y luego a construir sistemas más por ensamblar los productos de estas reacciones.

Una hoja de ruta para el desarrollo de MNT es un objetivo de un proyecto de amplia base tecnológica liderado por Battelle (a cargo de varios laboratorios nacionales de Estados Unidos) y la Instituto de prospectiva.[3] La hoja de ruta fue originalmente programado para la terminación de finales de 2006, pero fue liberado en enero de 2008.[4] La colaboración de Nanofactory[5] es más esfuerzo que implica 23 investigadores de 4 países y 10 organizaciones que se está desarrollando una agenda de investigación práctica[6] específicamente dirigidos al desarrollo de diamante posicionalmente controlado mecanosíntesis y diamondoid nanofactory. En agosto de 2005, un grupo de trabajo que consta de 50 expertos de diversos campos fue organizado por el Centro de nanotecnología responsable para estudiar las implicaciones sociales de la Nanotecnología molecular.[7]

Capacidades y aplicaciones proyectadas

Nanosensores y materiales inteligentes

Una propuesta aplicación de MNT es llamado materiales inteligentes. Este término se refiere a cualquier tipo de material diseñado y desarrollado en el nanómetro escala para una tarea específica. Abarca una amplia variedad de posibles aplicaciones comerciales. Un ejemplo sería materiales diseñados para responder diferentemente a varias moléculas; dicha capacidad podría llevar, por ejemplo, a las drogas artificiales reconocer y procesar inerte específico virus. Otra es la idea de estructuras de auto-sanación, que sería reparación pequeñas lágrimas en una superficie natural de la misma manera como auto-sellado neumáticos o la piel humana.

Un nanosensor MNT se asemejaría a un material inteligente, que implica un pequeño componente dentro de una máquina más grande que reaccionar a su entorno y cambiar de alguna manera fundamental e intencional. Un ejemplo muy simple: un fotosensor pasivamente puede medir la luz incidente y descarga su energía absorbida como electricidad cuando la luz pasa por encima o por debajo de un umbral especificado, enviando una señal a una máquina más grande. Tal un sensor supuestamente costaría menos y utilizan menos energía que un sensor convencional y todavía funcionar provechosamente en las mismas aplicaciones, por ejemplo, encendiendo las luces de estacionamiento cuando oscurece.

Mientras que los materiales inteligentes y nanosensores ejemplifican aplicaciones útiles de MNT, palidecen en comparación con la complejidad de la tecnología más popularmente asociada con el término: la replicación Nanorobot.

Replicar nanorobots

MNT nanofacturing popularmente está vinculada con la idea de enjambres de nanoescala coordinada robots trabajando juntos, una popularización de una temprana propuesta por K. Eric Drexler en su 1986 discusiones de MNT, pero reemplazó en 1992. En esta primera propuesta, nanorobots suficientemente capaz sería construir más nanorobots en un ambiente artificial que contiene bloques moleculares especiales.

Los críticos han dudado tanto la viabilidad de la uno mismo-repliegue nanorobots y la factibilidad de control si podría lograrse nanorobots auto-Replicantes: citan la posibilidad de mutaciones eliminación de cualquier control y favoreciendo la reproducción de variaciones patógenas mutantes. Los defensores de dirección la primera duda señalando que el primer replicador macroescala máquina autónoma, compuesto Bloques de LEGO, fue construido y operado experimentalmente en el año 2002.[8] Aunque existen sensoriales presentan ventajas en la macroescala comparado con el sensorium limitado disponible a escala nanométrica, propuestas para los sistemas de fabricación mechanosynthetic nanoescala posicionalmente controlados emplean dead reckoning de tooltips combinado con diseño de secuencia de reacción fiable para asegurar resultados confiables, por lo tanto un limitada sensorio no es ninguna desventaja; consideraciones similares se aplican a la Asamblea posicional de pequeños nanoparts. Los defensores de dirección la segunda duda argumentando bacterias (de hecho) han evolucionado para evolucionar, mientras nanorobot mutación podría prevenir activamente por común corrección de errores técnicas. Ideas similares se recomiendan en las directrices de prospectiva sobre nanotecnología Molecular,[9] y un mapa del espacio de diseño replicator 137-dimensional[10] recientemente publicado por Freitas y Merkle proporciona numerosos métodos propuestos por el cual Replicantes podrían, en principio, ser salvo controlados por buen diseño.

Sin embargo, el concepto de la supresión de mutación plantea la pregunta: ¿Cómo puede ocurrir en la nanoescala sin un proceso de mutación aleatoria y selección determinista evolución en el diseño? Los críticos argumentan que los defensores MNT no han proporcionado un sustituto para un proceso de evolución en este ámbito de nanoescala donde carecen de procesos de selección basados en sensorial convencional. Los límites del sensorio disponible a escala nanométrica pueden hacerlo difícil o imposible de aventar los éxitos de fracasos. Los partidarios sostienen que la evolución en el diseño debe ocurrir determinista y estrictamente bajo control humano, utilizando el paradigma de ingeniería convencional de modelado, diseño, prototipos, pruebas, análisis y rediseño.

En cualquier caso, desde 1992 propuestas técnicas para MNT no incluyen auto-Replicantes nanorobots y recientes directrices éticas ponen por MNT defensores prohiben autorreplicación sin restricciones.[9][11]

Nanorobots médica

Una de las más importantes aplicaciones de MNT sería médica Nanorrobótica o nanomedicina, un área pionera de Robert Freitas en numerosos libros[12] y papeles.[13] La capacidad de diseñar, construir y desplegar gran número de médicos nanorobots, como mínimo, haría posible la eliminación rápida de la enfermedad y la recuperación del trauma físico confiable y relativamente sin dolor. Nanorobots médica podría también hacen posible la conveniente corrección de defectos genéticos y ayudan a asegurar una vida útil considerablemente ampliada. Más polémico, médico nanorobots podrían utilizarse para aumentar las capacidades humanas naturales. Sin embargo, nanodispositivos mecánica médica no ser permitido (o diseñado) a uno mismo-repliegan dentro del cuerpo humano, ni nanorobots médicos tendría necesidad de auto-replicación ellos mismos[14] desde que se fabricaría exclusivamente en nanofactories cuidadosamente reguladas.

Utilidad de niebla

Diagrama de un micrómetro 100 foglet

Otra propuesta aplicación de la Nanotecnología molecular es"niebla de utilidad"[15] — en el que una nube de robots microscópicos en red (más simples ensambladores) iba a cambiar su forma y propiedades para formar objetos macroscópicos y herramientas de acuerdo con comandos de software. En lugar de modificar las prácticas actuales de consumo de bienes materiales en diferentes formas, niebla de utilidad simplemente reemplazaría a muchos objetos físicos.

Óptica phased-array

Sin embargo sería otra aplicación propuesta de MNT óptica phased-array (PAO).[16] Sin embargo, esto parece ser un problema direccionable por la tecnología de nanoescala ordinario. PAO usaría el principio de la tecnología phased-array milímetros pero en longitudes de onda ópticas. Esto permitiría la duplicación de cualquier tipo de efecto óptico pero virtualmente. Usuarios podrían solicitar a los hologramas, amaneceres y puestas de sol o flotantes láseres como las huelgas de humor. Sistemas de PAO fueron descritos en BC Crandall Nanotecnología: Molecular especulaciones sobre abundancia Global En Brian Wowk artículo "Phased-Array óptica".[17]

Potenciales impactos sociales

Beneficios

Nanotecnología (o Nanotecnología molecular para referirse concretamente a los objetivos discutidos aquí) nos seguirán las tendencias históricas de fabricación hasta los límites fundamentales impuestas por las leyes físicas. Nos hará muy potentes computadoras moleculares. Nos hará que los materiales más de cincuenta veces más ligero que el acero o aleación de aluminio pero con la misma fuerza. Podremos hacer aviones, cohetes, coches o incluso sillas que, según los estándares de hoy, sería extraordinariamente ligero, fuerte y de bajo costo. Instrumento cirúrgico molecular, guiados por las computadoras moleculares e inyectado en el torrente sanguíneo podría encontrar y destruir las células cancerosas o las bacterias invasoras, destapar arterias o proporcionar oxígeno cuando la circulación se ve afectada.

Nanotecnología reemplazará a nuestra base de fabricación con una nueva forma radicalmente más preciso, radicalmente menos costoso y radicalmente más flexible de la fabricación de productos. El objetivo no es simplemente para reemplazar el chip de computadora de hoy haciendo las plantas, sino también para reemplazar las líneas de montaje para automóviles, televisores, teléfonos, libros, herramientas quirúrgicas, misiles, librerías, aviones, tractores y todo el resto. El objetivo es un cambio generalizado en la fabricación, un cambio que no dejará prácticamente ningún producto intacto. El progreso económico y militar de la preparación en el siglo XXI dependerá fundamentalmente de mantener una posición competitiva en nanotecnología.

[18]

A pesar de la actual condición del desarrollo temprano de la nanotecnología y la Nanotecnología molecular, mucha preocupación rodea impacto previsto de MNT en economía[19][20] y en Ley. Lo que los efectos exactos, MNT, si se logra, tendería a reducir la escasez de bienes manufacturados y hacer muchos más productos (tales como alimentación y salud SIDA) realizables.

Se considera generalmente que futuros ciudadanos de una sociedad nanotecnológica molecular todavía necesitaría dinero, en forma de infalsificable dinero digital o especie física[21] (en circunstancias especiales). Podría usar ese dinero para comprar bienes y servicios que son únicos, o limitada dentro de la sistema solar. Estos pueden incluir: materia, energía, información, bienes raíces, servicios de diseño, servicios de entretenimiento, servicios legales, fama, poder político, o la atención de otras personas a su mensaje político/religioso/filosófico. Además, los futuristas deben considerar guerra, incluso entre Estados prósperos y los objetivos no económicos.

Si se realizaron MNT, algunos recursos seguiría siendo limitadas, porque los únicos objetos físicos son limitados (una parcela de tierra en el real Jerusalénderechos de explotación de los más grandes asteroides cercanos a la tierra) o porque ellos dependen de la buena voluntad de una persona en particular (el amor de una persona famosa, una audiencia en vivo en un concierto musical). La demanda superará siempre fuente para algunas cosas y una economía política puede seguir existiendo en cualquier caso. Si el interés en estos escasos recursos disminuiría con el advenimiento de realidad virtual, donde ellos podrían ser sustituidos fácilmente, aún es incierto. Una de las razones por qué puede que no es una hipotética preferencia por "the real thing", aunque una opinión tan fácilmente podría ser apaciguado si fuera realidad virtual desarrollar a un cierto nivel de calidad.

MNT debe hacer posible nanomédica capacidades capaces de curar cualquier dolencia no ya curada por avances en otras áreas. Buena salud sería común y problemas de salud de cualquier forma sería tan raro como viruela y escorbuto están hoy. Incluso criónica sería factible, como criopreservados tejido podría ser totalmente reparado.

Riesgos

Nanotecnología molecular es una de las tecnologías que algunos analistas creen que podría conducir a un Singularidad tecnológica. Algunos piensan que la Nanotecnología molecular tendría enormes riesgos.[22] Posiblemente podría permitir más barato y más destructivos convencionales armas. Además, permitiría la Nanotecnología molecular armas de destrucción masiva uno mismo-que podría replicar, como virus y cáncer las células hacen cuando ataca el cuerpo humano. Los comentaristas generalmente de acuerdo en que en el caso de Nanotecnología molecular fueron desarrollados, su autorreplicación debe permitirse únicamente bajo condiciones muy controladas o "inherentemente seguras".

Un temor existe ese robots nanomecánicos, si consigue y si están disenadas para uno mismo-repliegan utilizando materiales de origen natural (una tarea difícil), podría consumir el planeta entero en su hambre de materias primas,[23] o simplemente de la muchedumbre de vida natural, compitiendo fuera de la energía (como ocurrió históricamente cuando algas verde-azules apareció y competir las formas anteriores de vida). Algunos comentaristas se han referido a esta situación como el "goo gris"o"ecophagy"escenario. K. Eric Drexler considera un escenario accidental "goo gris" extremadamente improbable y lo dice en ediciones posteriores de Motores de la creación.

A la luz de esta percepción de peligro potencial, la Instituto de prospectiva (fundada por K. Eric Drexler para prepararse para la llegada de las tecnologías futuras) ha elaborado un conjunto de directrices[24] para el desarrollo ético de la nanotecnología. Estos incluyen la prohibición de la libre-forrajeo auto-Replicantes seudo organismos en la superficie de la tierra, al menos y posiblemente en otros lugares.

Crítica y cuestiones técnicas

La viabilidad de las tecnologías básicas analizadas en Nanosistemas ha sido objeto de una revisión científica formal por National Academy of Sciences de Estados Unidos, y también ha sido objeto de amplio debate en internet y en la prensa popular.

Estudio y las recomendaciones de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos

En 2006, la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos publicó el informe de un estudio de la fabricación molecular como parte de un informe más, Una cuestión de tamaño: examen trienal de la iniciativa nacional de nanotecnología[25] El Comité de estudio examinó el contenido técnico de Nanosistemasy en su conclusión señala que ningún análisis teórico actual pueden considerarse definitivo con respecto a varias cuestiones potenciales del rendimiento del sistema, y que caminos óptimos para la implementación de sistemas de alto rendimiento no se puede predecir con confianza. Se recomienda una investigación experimental para avanzar el conocimiento en esta área:

"Aunque teórica cálculos se pueden realizar hoy en día, la gama eventualmente alcanzable de ciclos de reacción química, tasas de error, velocidad de operación y eficiencia termodinámica de tales sistemas de fabricación de abajo hacia arriba no se puede predecir confiablemente en este momento. Por lo tanto, la perfección alcanzable con el tiempo y la complejidad de productos manufacturados, mientras que pueden calcularse en teoría, no se puede predecir con confianza. Finalmente, los caminos de investigación óptima que podrían dar lugar a sistemas que superan las eficiencias termodinámicas y otras capacidades de los sistemas biológicos no se pueden predecir confiablemente en este momento. Investigación la financiación que se basa en la capacidad de los investigadores para producir demostraciones experimentales que vinculan a modelos abstractos y guía de visión a largo plazo es el más apropiado lograr este objetivo".

Ensambladores versus nanofactories

Un encabezado de sección en de Drexler Motores de la creación Lee[26] "Ensambladores universales" y el siguiente texto habla de varios tipos de ensambladores que, colectivamente, podría hipotéticamente "crear casi cualquier cosa que permitan que las leyes de la naturaleza para existir". Colega de Drexler Ralph Merkle ha observado que, contrariamente a la leyenda generalizada,[27] Drexler nunca afirmó que los sistemas ensamblador podrían construir absolutamente cualquier estructura molecular. Las notas al final del libro de Drexler explican la calificación "casi": "por ejemplo, podría ser una estructura delicada, diseñado como un arco de piedra, se autodestruirá a menos que todas sus piezas ya estaban en el lugar. Si no hubiera ninguna habitación en el diseño para la colocación y el retiro de un andamio, la estructura sería imposible construir. Pocas estructuras de interés práctico parecen probables exponer un problema, sin embargo".

En 1992, Drexler publicó Nanosistemas: Maquinaria Molecular, fabricación y computación,[28] una propuesta detallada para sintetizar rígidas estructuras covalentes usando una fábrica de sobremesa. Diamondoid estructuras y otras estructuras covalentes rígidas, si se logra, tendría una amplia gama de aplicaciones posibles, va mucho más allá de la corriente MEMS tecnología. Un esbozo de un trazado fue presentado en 1992 para la construcción de una fábrica de sobremesa en la ausencia de un ensamblador. Otros investigadores han comenzado a avanzar en caminos propuestas tentativas, la alternativas [5] para esto en los años desde que se publicaron nanosistemas.

Duro contra nanotecnología suave

En el año 2004 Richard Jones escribió máquinas Soft (nanotecnología y vida), publicó un libro para un público laico por La Universidad de Oxford. En este libro describe nanotecnología radical (como abogó por Drexler) como una idea determinista/mecanicista de nano diseñado máquinas que no tienen en cuenta los retos de nanoescala tales como humedad, stickness, Movimiento brownianoy de alta viscosidad. También explica lo que es nanotecnología suave o appropriatelly más biomimético nanotecnología que es el camino a seguir, si no es la mejor manera, diseño de nanodispositivos funcionales que pueden hacer frente a todos los problemas en una escala nanométrica. Uno puede pensar de la nanotecnología suave como el desarrollo de nanomáquinas que utiliza las lecciones de biología sobre cómo funcionan las cosas, química a ingeniero precisamente tales dispositivos y estocástica física para modelar el sistema y sus procesos naturales en detalle.

El debate Smalley-Drexler

Artículo principal: Drexler – Smalley debate sobre Nanotecnología molecular

Varios investigadores, entre ellos el Premio Nobel El Dr. Richard Smalley (1943 – 2005),[29] atacó la noción de universales ensambladores, conduce a una refutación de Drexler y colegas,[30] y eventualmente a un intercambio de cartas.[31] Smalley sostuvo que la química es extremadamente complicada, las reacciones son difíciles de controlar, y que un ensamblador universal es ciencia ficción. Drexler y sus colegas, sin embargo, señaló que Drexler nunca propuso ensambladores universales capaces de hacer absolutamente nada, pero en su lugar propuso más limitados ensambladores capaces de hacer una gran variedad de cosas. Desafiaron la pertinencia de los argumentos de Smalley a las propuestas más concretas avanzadas en Nanosistemas. Smalley argumentó además, que casi la totalidad de la química moderna implica reacciones que tienen lugar en un solvente (generalmente agua), porque el pequeñas moléculas de un solvente aportar muchas cosas, como bajar energías de enlace para los Estados de transición. Desde casi toda la química conocida requiere un solvente, Smalley sentí que no era factible la propuesta de Drexler para utilizar un entorno vacío alto. Sin embargo, Drexler aborda esta en nanosistemas por demostrar matemáticamente que bien diseñado catalizadores puede proporcionar los efectos de un solvente y fundamentalmente se puede hacer aún más eficiente que un solvente /enzima alguna vez podría ser la reacción. Cabe destacar que, contrariamente a la opinión de Smalley que enzimas requieren agua, "no sólo las enzimas trabajan vigorosamente en medios anhidros orgánicos, pero en este entorno natural adquieren propiedades notables tales como enormemente mejorada estabilidad, sustrato alterado radicalmente y enantiomérica especificidades, memoria molecular y la capacidad de catalizar reacciones inusuales"."Catálisis enzimática en disolventes orgánicos anhidros.". Abril de 1989.""Catálisis enzimática en disolventes orgánicos anhidros". Abril de 1989.

Problemas de diseño

Para el futuro, algunos medios se ha encontrado para la evolución del diseño MNT en la nanoescala que imita el proceso de la evolución biológica a escala molecular. La evolución biológica procede por variación aleatoria en los promedios del conjunto de organismos combinada con sacrificio de las variantes menos acertados y reproducción de las variantes más exitosa y diseño de ingeniería macroescala también procede por un proceso de evolución en el diseño de simplicidad a la complejidad como conjunto adelante algo satíricamente por John Gall:: "Un complejo sistema que trabaja se encuentra invariablemente han evolucionado desde un sistema simple que trabajó.... Un complejo sistema diseñado desde cero no trabaja y no puede ser arreglado para que funcione. Tienes que volver a empezar, comenzando con un sistema que funciona". [32] Es necesario un gran avance en MNT que procede de los conjuntos atómicos simples que se pueden construir con, por ejemplo, un STM para sistemas complejos de MNT mediante un proceso de evolución en el diseño. Una desventaja en este proceso es la dificultad de ver y manipulación a escala nanométrica en comparación con la macroescala que dificulta la selección determinística de exitosos ensayos; en cambio la evolución biológica procede vía acción de lo que Richard Dawkins ha llamado "el relojero ciego" [33] comprende: variación molecular aleatorio y determinista reproducción/extinción.

En la actualidad en el año 2007 la práctica de la nanotecnología abarca ambos métodos estocásticos (en la que, por ejemplo, química supramolecular crea pantalones impermeables) y enfoques deterministas donde las moléculas individuales (creadas por química estocástico) son manipuladas sobre superficies de sustrato (creadas por métodos estocásticos deposición) por métodos deterministas que comprende empujar con STM o AFM sondas y causando reacciones simples encuadernación o escote ocurrir. El sueño de un complejo, Nanotecnología molecular determinista sigue siendo elusiva. Desde los mid-1990s, miles de científicos superficiales y los tecnócratas de película delgada trabada al carro de la nanotecnología y redefinió sus disciplinas como la nanotecnología. Esto ha causado mucha confusión en el campo y ha generado miles de "nano"-artículos sobre el interlocutor revisaron la literatura. La mayoría de estos informes es extensiones de la investigación más común en los campos de los padres.

La viabilidad de las propuestas de Nanosistemas

Arriba, un propulsor molecular. Parte inferior, un molecular engranaje planetario sistema. Se ha cuestionado la viabilidad de estos dispositivos.

La viabilidad de las propuestas de Drexler depende en gran medida, por lo tanto, si gustan diseños en Nanosistemas podría ser construido en la ausencia de un ensamblador universal para construirlos y funcionaría como se describe. Los partidarios de la Nanotecnología molecular con frecuencia afirman que no hay errores significativos han sido descubiertos en Nanosistemas desde 1992. Incluso algunos críticos conceder[34] que "Drexler ha cuidadosamente considerado un número de principios físicos subyacentes a los aspectos de 'alto nivel' de los nanosistemas que propone y, de hecho, ha pensado en algunos detalles" sobre algunos temas.

Otros críticos afirman, sin embargo, que Nanosistemas omite detalles importantes productos químicos sobre el bajo nivel "lenguaje máquina" de la Nanotecnología molecular.[35][36][37][38] También afirman que gran parte de la otra química bajo nivel en Nanosistemas se requiere trabajo más extenso y que diseños superiores de Drexler, por tanto, descansan sobre bases especulativas. Reciente que aún más ese trabajo por Freitas y Merkle [39] está dirigido a fortalecer estas fundaciones llenando los vacíos existentes en la química de bajo nivel.

Drexler argumenta que necesitemos esperar hasta nuestro convencional nanotecnología mejora antes de resolver estas cuestiones: "fabricación Molecular resultará de una serie de avances en sistemas de máquinas moleculares, tanto como el primer alunizaje resultó de una serie de avances de combustible líquido cohete sistemas. Ahora estamos en una posición como la de la Sociedad interplanetaria británica de la década de 1930 que cohetes de combustible líquido cómo graduales descritos podrían llegar a la luna y señalaron a los primeros cohetes como ilustraciones del principio básico."[40] Sin embargo, Freitas y Merkle sostienen [41] que un esfuerzo concentrado para lograr diamante mecanosíntesis (DMS) puede comenzar ahora, utilizando la tecnología existente y puede lograr el éxito en menos de una década si su "enfoque directo-a-DMS es perseguido en lugar de un enfoque de desarrollo más tortuosa que busca implementar tecnologías de fabricación molecular de nondiamondoid menos eficaces antes de progresar a diamondoid".

Para resumir los argumentos en contra de viabilidad: en primer lugar, los críticos sostienen que una barrera primaria para lograr la Nanotecnología molecular es la falta de una manera eficiente de crear máquinas a escala atómica/molecular, especialmente en la ausencia de una ruta bien definida hacia un ensamblador auto-Replicantes o diamondoid nanofactory. Los defensores responden que se está desarrollando un camino de investigación preliminar conduce a un nanofactory diamondoid.[6]

Una segunda dificultad en alcanzar la Nanotecnología molecular es diseño. Diseño de la mano de un equipo o cojinete en el nivel de los átomos puede tomar algunos de varias semanas. Aunque Drexler, Merkle y otros han creado diseños de piezas simples, esfuerzo de diseño integral para nada acerca de la complejidad de un Ford modelo T no se ha intentado. Los defensores responden que es difícil llevar a cabo un esfuerzo de diseño integral en la ausencia de importantes fondos para esos esfuerzos, y que pese a esta desventaja muy útil diseño anticipada se sin embargo ha logrado con nuevas herramientas de software que se han desarrollado, por ejemplo, en Nanorex.[42]

En el último informe Una cuestión de tamaño: examen trienal de la iniciativa nacional de nanotecnología[25] difundidas por la prensa nacional de Academias en diciembre de 2006 (aproximadamente veinte años después de que los motores de la creación fue publicada), no clara manera de avanzar hacia la Nanotecnología molecular podría todavía ser visto, según la conclusión en la página 108 de ese informe: "aunque cálculos teóricos se pueden hacer hoy en día, la gama eventualmente alcanzable de ciclos de reacción química, tasas de error, velocidad de operación y eficiencia termodinámica de tales sistemas de fabricación de abajo hacia arriba no se puede predecir confiablemente en este momento. Por lo tanto, la perfección alcanzable con el tiempo y la complejidad de productos manufacturados, mientras que pueden calcularse en teoría, no se puede predecir con confianza. Finalmente, los caminos de investigación óptima que podrían dar lugar a sistemas que superan las eficiencias termodinámicas y otras capacidades de los sistemas biológicos no se pueden predecir confiablemente en este momento. Investigación la financiación que se basa en la capacidad de los investigadores para producir demostraciones experimentales que vinculan a modelos abstractos y guía de visión a largo plazo es el más apropiado lograr este objetivo". Esta convocatoria de investigación conduce a manifestaciones es bien recibida por grupos como la colaboración de Nanofactory que están buscando específicamente éxitos experimentales en diamante mecanosíntesis.[43] El "plan de tecnología para Nanosistemas productivos"[44] pretende ofrecer perspectivas constructivas adicionales.

Tal vez es interesante pedir o no mayoría consistente con las leyes físicas de las estructuras de hecho pueden ser manufacturadas. Los defensores afirman que para lograr la mayor parte de la visión de molecular fabricarlo no es necesario ser capaz de construir "cualquier estructura que sea compatible con la ley natural". Por el contrario, es necesario ser capaz de construir sólo un subconjunto (posiblemente modesto) suficiente de tales estructuras — como es cierto, de hecho, cualquier práctica del proceso de fabricación utilizado en el mundo hoy y es cierto incluso en biología. En cualquier caso, como Richard Feynman una vez dijo, "es científica solo para decir lo que es más probable o menos probable y no estar demostrando todo el tiempo lo que es posible o imposible".[45]

Trabajo existente en diamante mecanosíntesis

Hay un creciente cuerpo de trabajo teórico revisada en sintetizar diamante al remover mecánicamente/agregar átomos de hidrógeno [46] y depositar los átomos de carbón [47][48][49][50][51][52] (un proceso conocido como mecanosíntesis). Este trabajo está penetrando lentamente la amplia comunidad de Nanociencia y está siendo criticado. Por ejemplo, Peng et al (2006)[53] (en el continuo esfuerzo de investigación por Freitas, Merkle y sus colaboradores) informes de que el motivo del tooltip mecanosíntesis más estudiado (DCB6Ge) coloca con éxito un C2 carbono dímero en un C(110) diamante superficie en 300 K (temperatura ambiente) y (de 80 Knitrógeno líquido temperatura), y que la variante de silicio (DCB6Si) también trabaja en 80 K pero no en 300 K. En este último estudio se invirtieron más de 100.000 horas de CPU. El motivo de tooltip DCB6, inicialmente descrito por Merkle y Freitas en una conferencia de previsión en el 2002, fue la primera descripción completa jamás propuesto por mecanosíntesis diamante y sigue siendo el motivo Descripción única que se ha simulado con éxito por su función en una superficie total 200-átomo diamante.

Los tooltips modeladas en este trabajo se pretende ser utilizado exclusivamente en ambientes controlados cuidadosamente (p. ej., vacío). Límites máximos aceptables para errores de extravío traslacional y rotacional tooltip se divulgan en Peng et al., (2006)--tooltips deben colocarse con gran precisión para evitar la vinculación del dímero incorrectamente. Peng et al (2006) informa que aumentar el grosor del mango de 4 planos de átomos de C por encima de la descripción a disminuciones de 5 planos de apoyo la frecuencia de resonancia de toda la estructura de THz 2,0 a 1,8 THz. Más importante aún, las huellas vibracionales de una sugerencia de DCB6Ge montado en un mango de 384-átomo y de la misma descripción montada sobre un mango igualmente limitados pero mucho más grande 636-átomo "travesaño" son prácticamente idénticas en las direcciones no-travesaño. Estudios computacionales adicionales modelando estructuras aún más grandes de mango son bienvenidos, pero la capacidad de colocar precisamente consejos SPM para la necesaria precisión atómica ha sido repetidamente demostrada experimentalmente a baja temperatura,[54][55] o incluso a temperatura ambiente[56][57] que constituyen una prueba para esta capacidad básica de la existencia.

Investigación adicional[58] para considerar adicional tooltips requerirá desperdiciadores de tiempo química computacional y trabajo de laboratorio difícil.

Un trabajo nanofactory requeriría una variedad de consejos bien diseñados para diversas reacciones y análisis detallados de colocación de los átomos en las superficies más complicadas. Aunque esto parece una desafiante problema dado actual de recursos, muchas herramientas estarán disponibles para ayudar a futuros investigadores: La ley de Moore predice nuevos aumentos en la potencia de los ordenadores, fabricación de semiconductores técnicas continúan acercarse a escala nanométrica, y crecen cada vez más hábiles en el uso de los investigadores proteínas, ribosomas y ADN para realizar la novela química.

Obras de ficción

  • En La edad de diamante por Neal Stephenson diamante puede construirse construyendo simplemente de átomos de carbono. También todo tipo de dispositivos de detección de polvo tamaño dispositivos para zepelines diamante gigante se construyen átomo por átomo usando solamente carbono, oxígeno, átomos de nitrógeno y cloro.
  • En la novela Mañana por Andrew Saltzman)ISBN 1-4243-1027-X), un científico utiliza Nanorrobótica para crear un líquido que, cuando se inserta en el torrente sanguíneo, rinde uno casi invencible dado que las máquinas microscópicas reparacion el tejido casi instantáneamente después de está dañada.
  • En juego de rol Empalmadoras de fusión por Libros de paladio, la humanidad ha sucumbido a una "plaga nanobótico" que hace que cualquier objeto hecho de un non -metales preciosos para girar y cambiar la forma (a veces en un tipo de robot) momentos después de ser tocado por un ser humano. El objeto se procederá entonces a atacar a los humanos. Esto ha obligado a la humanidad para desarrollar dispositivos "biotecnológicos" para reemplazar a los previamente hecha del metal.
  • En el programa de televisión Mystery Science Theater 3000, la Nanos (expresado diversamente por Kevin Murphy, Paul Chaplin, Mary Jo Pehl, y Bridget Jones)-son auto-Replicantes, bioingeniería organismos que trabajan en la nave, son criaturas microscópicas que residen en los sistemas informáticos de la Satellite of Love. (Que son similares a las criaturas en Star Trek: The Next Generation episodio"Evolución", que presentó"Nanos"apoderándose de la Enterprise.) Los nanorobots hicieron su primera aparición en la temporada 8. Basado en el concepto de nanotecnología, su cómico Deus ex machina las actividades incluyeron diversas tareas como la inmediata reparación y construcción, peluquería, realizar una variación Nanite de un circo de pulgas, llevando a cabo una guerra microscópica e incluso destruyendo planeta los observadores después de una solicitud peligrosamente imprecisa de Mike "cuidado [a] problema pequeño". También hicieron un microcervecería.

Véase también

Portal icon Portal de nanotecnología
Portal icon Portal de robótica
  • Nanotecnología en el tratamiento de aguas
  • Technomimetics

Referencias

  1. ^ "Glosario de nanosistemas". E-drexler.com.
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Obras de referencia

  • El trabajo de referencia técnica principal sobre este tema es Nanosistemas: Maquinaria Molecular, fabricación y computación, un análisis en profundidad, basado en la física de una clase particular de posibles nanomáquinas y sistemas de fabricación molecular, con extensos análisis de viabilidad y de realización. Nanosistemas cerca se basa en la tesis doctoral de Drexler MIT "La maquinaria molecular y fabricación con aplicaciones a la computación". Ambas obras también discuten las vías de desarrollo de tecnología que comienzan con la exploración de tecnologías de la sonda y biomoleculares.
  • Drexler y otros extendieron las ideas de la Nanotecnología molecular con varios otros libros. Unbounding el futuro: la revolución de la nanotecnología [1] y. Unbounding el futuro es un libro fácil de leer que introduce las ideas de Nanotecnología molecular de una manera no-muy-técnico. Otras obras notables en la misma vena son Nanomedicina Vol. I y Vol. IIA por Robert Freitas y Máquinas auto-Replicantes cinemáticas "KSRM tabla de contenidos página". Molecularassembler.com. 2010-09-05 obtenido. por Robert Freitas y Ralph Merkle.
  • Nanotecnología: Molecular especulaciones sobre abundancia Global Editado por BC Crandall ()ISBN 0-262-53137-2) ofrece ideas interesantes para aplicaciones de MNT.
  1. ^ "Unbounding el futuro: tabla de contenidos". Foresight.org. 2010-09-05 obtenido.

Enlaces externos

  • Instituto de prospectiva
  • Main Page - Wise-Nano A wiki para MNT
  • Bibliografía del Dr. Freitas en mecanosíntesis actualizado aquí (incluye también relacionados con las técnicas basadas en Microscopía de sonda)
  • El sitio web de ensamblador Molecular de Robert A. Freitas Jr.
  • Nanotecnología ahora Conceptos básicos de la nanotecnología, noticias e información general
  • Página Web personal y archivo digital de Eric Drexler
  • Iniciativa Nacional de nanotecnología
  • Instituto para la fabricación Molecular
  • Artículos de aceleración futuro MNT

Véase también

  • Nanoquímica

Otras Páginas

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