Co to jest nanotechnologia molekularna (MNT)?

Nanotechnologia molekularna („MNT”) to przewidywana technologia produkcji, która umożliwi precyzyjną kontrolę i montaż pozycyjny bloków cząsteczek dzięki zastosowaniu ramion manipulatora w nanoskali. Nanotechnologia molekularna jest zwykle uważana za odrębną od bardziej włączającego terminu „nanotechnologia”, który jest obecnie używany w odniesieniu do szerokiego zakresu projektów naukowych lub technologicznych, które koncentrują się na zjawiskach lub właściwościach skali nanometrowej (około 0,1-100 nm). Nanotechnologia jest już kwitnącą dziedziną, ale nanotechnologia molekularna - cel produktywnych systemów maszynowych w skali molekularnej - jest wciąż na wstępnym etapie badań.

Nanotechnologię wprowadzono po raz pierwszy w 1959 r., W przemówieniu laureata Nagrody Nobla, fizyka Richarda Feynmana, zatytułowanym „Jest mnóstwo miejsca na dole”. Feynman zaproponował użycie zestawu ramion robota o konwencjonalnej wielkości do zbudowania ich repliki, ale jedną dziesiątą oryginalnego rozmiaru, a następnie użycie tego nowego zestawu ramion do wytworzenia jeszcze mniejszego zestawu i tak dalej, aż do osiągnięcia skali molekularnej . Gdybyśmy mieli wiele milionów lub miliardów takich ramion w skali molekularnej, moglibyśmy zaprogramować je do współpracy w celu stworzenia produktów w skali makro zbudowanych z pojedynczych cząsteczek - techniki „oddolnej produkcji”, w przeciwieństwie do zwykłej techniki odcinania materiał do momentu skompletowania komponentu lub produktu - „produkcja odgórna”.

Pomysł Feynmana pozostał w dużej mierze dyskutowany aż do połowy lat 80., kiedy to wykształcony w MIT inżynier K. Eric Drexler opublikował „Engines of Creation”, książkę popularyzującą potencjał nanotechnologii molekularnej. Ponieważ MNT pozwoliłoby producentom wytwarzać produkty od podstaw z precyzyjną kontrolą molekularną, można stworzyć bardzo szeroki zakres chemicznie możliwych struktur. Ponieważ systemy MNT mogłyby umieścić każdą cząsteczkę w określonym miejscu, procesy produkcji molekularnej mogą być bardzo czyste i wydajne. Ponadto, ponieważ każda cząstka materii w nanotechnologicznym systemie molekularnym byłaby częścią manipulatora w nanoskali, systemy nanotechnologiczne mogłyby być znacznie bardziej produktywne i utrzymywać znacznie wyższą wydajność niż nowoczesne techniki wytwarzania, które wykorzystują manipulatory w skali makro do wytwarzania produktów.

Aby zainicjować rewolucję MNT, potrzebny byłby „asembler” - reprogramowalny manipulator w skali nano, zdolny do tworzenia szerokiego zakresu struktur molekularnych, w tym kompletnej kopii samego siebie. Pierwsze asemblery będą działać skutecznie tylko w kontrolowanych przez laboratorium środowiskach, takich jak próżnia. Pojawienie się samoreplikujących się nanomaszyn molekularnych może szybko doprowadzić do powstania „stacjonarnych nanofabryk”, urządzeń stołowych, które zużywają niewielkie ilości energii i zawierają oprogramowanie wymagane do wytworzenia interesującej gamy przydatnych produktów. Pojawienie się MNT zrewolucjonizowałoby szerokie sektory działalności człowieka, w tym produkcję, medycynę, badania naukowe, komunikację, informatykę i działania wojenne. Kiedy nadejdzie pełnoprawna nanotechnologia molekularna, nie jest obecnie znana, ale niektórzy eksperci przewidują jej przybycie w latach 2010–2030.