Vad är Molecular Nanotechnology (MNT)?

Molekylär nanoteknologi ("MNT") är en förväntad tillverkningsteknologi som skulle möjliggöra exakt kontroll och positioneringsmontering av molekylstora byggstenar genom användning av nanoskala manipulatorarmar. Molekylär nanoteknik anses vanligtvis skilja sig från den mer inkluderande termen "nanoteknologi", som nu används för att hänvisa till ett brett spektrum av vetenskapliga eller tekniska projekt som fokuserar på fenomen eller egenskaper hos nanometerskalan (cirka 0,1-100 nm). Nanoteknologi är redan ett blommande fält, men molekylär nanoteknologi - målet med produktiva, molekylära maskinsystem - är fortfarande i det preliminära forskningssteget.

Nanoteknologi introducerades först 1959, i ett föredrag av den Nobelprisvinnande fysikern Richard Feynman, med titeln "Det finns gott om rum i botten". Feynman föreslog att använda en uppsättning robotarmar med konventionell storlek för att konstruera en replik av sig själva, men en tiondel av den ursprungliga storleken och sedan använda den nya uppsättningen av armar för att tillverka en ännu mindre uppsättning, och så vidare, tills den molekylära skalan nås . Om vi ​​hade många miljoner eller miljarder sådana armar i molekylär skala, kunde vi programmera dem för att arbeta tillsammans för att skapa makroskala produkter byggda av enskilda molekyler - en "bottom-up-tillverkning" -teknik, i motsats till den vanliga tekniken för att skära bort material tills du har en färdig komponent eller produkt - "top-down tillverkning".

Feynmans idé förblev till stor del inte diskuterad fram till mitten av 80-talet, då den MIT-utbildade ingenjören K. Eric Drexler publicerade "Engines of Creation", en bok för att popularisera potentialen i molekylär nanoteknik. Eftersom MNT skulle tillåta tillverkare att tillverka produkter från botten och upp med exakt molekylkontroll, kunde ett mycket brett utbud av kemiskt möjliga strukturer skapas. Eftersom MNT-system kan sätta varje molekyl på sin specifika plats, kan molekylära tillverkningsprocesser vara mycket rena och effektiva. Eftersom alla små ämnen i ett molekylärt nanoteknologisystem skulle vara en del av en nanoskala-manipulator, kan nanoteknologiska system vara mycket mer produktiva och upprätthålla mycket högre genomgångar än moderna tillverkningstekniker, som använder makroskala manipulatorer för att tillverka produkter.

Att initiera en MNT-revolution skulle kräva en "assembler" - en omprogrammerbar nanoskala-manipulator som kan skapa ett brett spektrum av molekylstrukturer, inklusive en fullständig kopia av sig själv. De första monterarna fungerar bara effektivt i laboratoriekontrollerade miljöer, till exempel ett vakuum. Tillkomsten av självreplikerande molekylära nanomachiner kan snabbt leda till "stationära nanofabriker", bordsapparater som förbrukar blygsamma mängder kraft och innehåller den programvara som krävs för att tillverka ett intressant utbud av användbara produkter. Ankomsten av MNT skulle revolutionera breda sektorer av mänsklig aktivitet, inklusive tillverkning, medicin, vetenskaplig forskning, kommunikation, datoranvändning och krigföring. När fullblåst molekylär nanoteknologi kommer att komma fram är för närvarande okänt, men vissa experter förutser att det kommer någon gång mellan 2010 och 2030.