Molekulare Nanotechnologie (MNT) ist eine auf der Fähigkeit gestützte Technologie, Strukturen zu komplizierten, atomaren Spezifizierungen mittels mechanosynthesis zu bauen. Das ist von nanoscale Materialien verschieden. Gestützt auf der Vision von Richard Feynman von Miniaturfabriken mit nanomachines, um komplizierte Produkte (einschließlich zusätzlichen nanomachines) zu bauen, würde diese fortgeschrittene Form der Nanotechnologie (oder molekulare Herstellung) von Stellungs-kontrolliertem durch molekulare Maschinensysteme geführtem mechanosynthesis Gebrauch machen. MNT würde sich verbindende physische Grundsätze einschließen, die durch die Chemie, anderen Nanotechnologien und die molekulare Maschinerie des Lebens mit den in modernen Makroskala-Fabriken gefundenen Systemtechnik-Grundsätzen demonstriert sind.

Einführung

Während herkömmliche Chemie ungenaue Prozesse verwendet, ungenaue Ergebnisse erhaltend, und Biologie ungenaue Prozesse ausnutzt, um endgültige Ergebnisse zu erhalten, würde molekulare Nanotechnologie ursprüngliche endgültige Prozesse verwenden, um endgültige Ergebnisse zu erhalten. Der Wunsch in der molekularen Nanotechnologie würde sein, molekulare Reaktionen in Stellungs-kontrollierten Positionen und Orientierungen zu erwägen, um gewünschte chemische Reaktionen zu erhalten, und dann Systeme durch die weitere Versammlung der Produkte dieser Reaktionen zu bauen.

Ein Fahrplan für die Entwicklung von MNT ist ein Ziel eines weit gehend basierten Technologieprojektes, das von Battelle (der Betriebsleiter von mehreren amerikanischen Nationalen Laboratorien) und das Voraussicht-Institut geführt ist. Der Fahrplan hat ursprünglich für die Vollziehung bis zum Ende 2006 auf dem Plan gestanden, aber wurde im Januar 2008 veröffentlicht. Die Nanofactory Kollaboration ist eine mehr eingestellte andauernde Anstrengung, die 23 Forscher von 10 Organisationen und 4 Ländern einbezieht, der eine praktische Forschungstagesordnung entwickelt, die spezifisch auf den Stellungs-kontrollierten Diamanten mechanosynthesis und diamondoid nanofactory Entwicklung gerichtet ist. Im August 2005 wurde eine Einsatzgruppe, die aus 50 + internationale Experten von verschiedenen Feldern besteht, durch das Zentrum für die Verantwortliche Nanotechnologie organisiert, um die gesellschaftlichen Implikationen der molekularen Nanotechnologie zu studieren.

Geplante Anwendungen und Fähigkeiten

Kluge Materialien und nanosensors

Eine vorgeschlagene Anwendung von MNT ist so genannte kluge Materialien. Dieser Begriff bezieht sich auf jede Sorte des Materials, das entworfen und an der Nanometer-Skala für eine spezifische Aufgabe konstruiert ist. Es umfasst ein großes Angebot an möglichen kommerziellen Anwendungen. Ein Beispiel würde Materialien sein, die entworfen sind, um verschieden auf verschiedene Moleküle zu antworten; solch eine Fähigkeit konnte zum Beispiel zu künstlichen Rauschgiften führen, die anerkennen und träge spezifische Viren machen würden. Ein anderer ist die Idee, Strukturen selbstzuheilen, die kleine Tränen in einer Oberfläche natürlich ebenso als selbstklebende Reifen oder menschliche Haut reparieren würden.

Ein MNT nanosensor würde einem klugen Material ähneln, einen kleinen Bestandteil innerhalb einer größeren Maschine einschließend, die auf seine Umgebung und Änderung auf eine grundsätzliche, absichtliche Weise reagieren würde. Ein sehr einfaches Beispiel: Ein Photosensor könnte das Ereignis-Licht passiv messen und seine absorbierte Energie als Elektrizität entladen, wenn das Licht oben oder unter einer angegebenen Schwelle geht, ein Signal zu einer größeren Maschine sendend. Solch ein Sensor würde weniger vermutlich kosten und weniger Macht verwenden als ein herkömmlicher Sensor, und noch nützlich im allem gleichen Anwendungen - zum Beispiel fungieren, Parkplatz-Lichter anmachend, wenn es dunkel wird.

Während kluge Materialien und nanosensors beide nützliche Anwendungen von MNT veranschaulichen, werden sie im Vergleich mit der Kompliziertheit der mit dem Begriff am populärsten vereinigten Technologie blass: das Wiederholen nanorobot.

Das Wiederholen nanorobots

MNT nanofacturing wird mit der Idee von Schwärmen von koordinierten nanoscale Robotern zusammenarbeitend, eine Popularisierung eines frühen Vorschlags von Drexler in seinen 1986-Diskussionen von MNT populär verbunden, aber 1992 ersetzt. In diesem frühen Vorschlag würde genug fähiger nanorobots mehr nanorobots in einer künstlichen Umgebung bauen, die spezielle molekulare Bausteine enthält.

Kritiker haben sowohl die Durchführbarkeit bezweifelt, nanorobots als auch die Durchführbarkeit der Kontrolle zu selbstwiederholen, wenn das Selbstwiederholen nanorobots erreicht werden konnte: Sie zitieren die Möglichkeit von Veränderungen, die jede Kontrolle entfernen und Fortpflanzung des Mutanten pathogene Schwankungen bevorzugen. Verfechter richten die ersten Zweifel, indem sie darauf hinweisen, dass die erste Makroskala autonome Maschinenwiederholangabe, die aus Blöcken von Lego gemacht ist, gebaut wurde und experimentell 2002 funktioniert hat. Während es Sinnesvorteil-Gegenwart an der Makroskala im Vergleich zum beschränkten sensorium verfügbaren am nanoscale gibt, verwenden Vorschläge für Stellungs-kontrollierten nanoscale mechanosynthetic Herstellungssysteme Koppeln von mit dem zuverlässigen Reaktionsfolge-Design verbundenem tooltips, um zuverlässige Ergebnisse zu sichern, folglich ist ein beschränkter sensorium kein Handikap; ähnliche Rücksichten gelten für den Stellungszusammenbau von kleinem nanoparts. Verfechter richten die zweiten Zweifel, indem sie behaupten, dass Bakterien entwickelt (notwendig) sind, um sich zu entwickeln, während nanorobot Veränderung durch allgemeine fehlerkorrigierende Techniken aktiv verhindert werden konnte. Ähnliche Ideen werden in den Voraussicht-Richtlinien auf der Molekularen Nanotechnologie verteidigt, und eine Karte des 137-dimensionalen Wiederholangabe-Designraums, der kürzlich von Freitas und Merkle veröffentlicht ist, stellt zahlreiche vorgeschlagene Methoden zur Verfügung, durch die Wiederholangaben im Prinzip vom guten Design sicher kontrolliert werden konnten.

Jedoch bringt das Konzept, Veränderung zu unterdrücken, die Frage auf: Wie kann Designevolution am nanoscale ohne einen Prozess der zufälligen Veränderung und deterministische Auswahl vorkommen? Kritiker behaupten, dass MNT-Verfechter keinen Ersatz für solch einen Prozess der Evolution in dieser nanoscale Arena zur Verfügung gestellt haben, wo herkömmliche Sinnesauswahlverfahren fehlen. Die Grenzen des sensorium verfügbaren am nanoscale konnten es schwierig oder unmöglich machen, Erfolge von Misserfolgen zu schwingen. Verfechter behaupten, dass Designevolution deterministisch und ausschließlich unter der menschlichen Kontrolle, mit dem herkömmlichen Technikparadigma von Modellieren, Design, prototyping, Prüfung, Analyse und Umgestaltung vorkommen sollte.

Auf jeden Fall seit 1992 schließen technische Vorschläge für MNT das Selbstwiederholen nanorobots nicht ein, und neue Moralrichtlinien gestellt hervor von MNT-Verfechtern verbieten zwanglose Selbsterwiderung.

Medizinischer nanorobots

Eine der wichtigsten Anwendungen von MNT würde medizinischer nanorobotics oder nanomedicine, ein Gebiet sein, das von Robert Freitas in zahlreichen Büchern und Zeitungen den Weg gebahnt ist. Die Fähigkeit zu entwickeln, bauen Sie und stellen Sie sich auf die große Anzahl von medizinischem nanorobots würde an einem Minimum möglich die schnelle Beseitigung der Krankheit und die zuverlässige und relativ schmerzlose Wiederherstellung von physischem Trauma machen. Medizinischer nanorobots könnte auch möglich die günstige Korrektur von genetischen Defekten machen und helfen, einen sehr ausgebreiteten healthspan zu sichern. Mehr umstritten könnte medizinischer nanorobots verwendet werden, um natürliche menschliche Fähigkeiten zu vermehren. Jedoch würde mechanischem medizinischem nanodevices nicht erlaubt (oder entworfen), innerhalb des menschlichen Körpers zu selbstwiederholen, noch medizinischer nanorobots würde jedes Bedürfnis nach der Selbsterwiderung selbst haben, da sie exklusiv in sorgfältig geregeltem nanofactories verfertigt würden.

Dienstprogramm-Nebel

Eine andere vorgeschlagene Anwendung der molekularen Nanotechnologie ist "Dienstprogramm-Nebel" - in dem eine Wolke von vernetzten mikroskopischen Robotern (einfacher als Monteure) seine Gestalt und Eigenschaften ändern würde, makroskopische Gegenstände und Werkzeuge in Übereinstimmung mit Softwarebefehlen zu bilden. Anstatt die aktuellen Methoden zu modifizieren, materielle Waren in verschiedenen Formen zu verbrauchen, würde Dienstprogramm-Nebel einfach viele physische Gegenstände ersetzen.

Optik der aufeinander abgestimmten Reihe

Und doch würde eine andere vorgeschlagene Anwendung von MNT Optik der aufeinander abgestimmten Reihe (PAO) sein. Jedoch scheint das, ein Problem addressable durch die gewöhnliche nanoscale Technologie zu sein. PAO würde den Grundsatz der Millimeter-Technologie der aufeinander abgestimmten Reihe, aber an optischen Wellenlängen verwenden. Das würde die Verdoppelung jeder Sorte der optischen Wirkung, aber eigentlich erlauben. Benutzer konnten um Hologramme, Sonnenaufgang und Sonnenuntergänge oder Schwimmlaser bitten, weil die Stimmung schlägt. PAO Systeme wurden in v. Chr. der Nanotechnologie von Crandall beschrieben: Molekulare Spekulationen auf dem Globalen Überfluss in der Brian Wowk Artikel "Optik der Aufeinander abgestimmten Reihe."

Potenzielle soziale Auswirkungen

Vorteile

Nanotechnologie (oder molekulare Nanotechnologie, um sich mehr spezifisch auf die Absichten besprochen hier zu beziehen), werden uns die historischen Tendenzen im Produktionsrecht bis zu den grundsätzlichen durch das physische Gesetz festgesetzten Grenzen fortsetzen lassen. Es wird uns bemerkenswert starke molekulare Computer machen lassen. Es wird uns Materialien mehr als fünfzigmal leichter machen lassen als Stahl- oder Aluminiumlegierung, aber mit derselben Kraft. Wir werden im Stande sein, Strahlen, Raketen, Autos oder sogar Stühle zu machen, die, nach heutigen Standards, bemerkenswert leicht, stark, und billig sein würden. Molekulare chirurgische Werkzeuge, die durch molekulare Computer geführt sind und in den Blutstrom eingespritzt sind, konnten finden und Krebs-Zellen oder das Eindringen in Bakterien zerstören, Arterien befreien, oder Sauerstoff zur Verfügung stellen, wenn der Umlauf verschlechtert wird.

Nanotechnologie wird unsere komplette Produktionsbasis durch einen neuen, radikal genauer, radikal weniger teure und radikal flexiblere Weise ersetzen, Produkte zu machen. Das Ziel ist nicht einfach, heutige Computerspan-Bilden-Werke zu ersetzen, sondern auch die Montagebänder für Autos, Fernsehen, Telefone, Bücher, chirurgische Werkzeuge, Raketen, Bücherregale, Flugzeuge, Traktoren und den ganzen Rest zu ersetzen. Das Ziel ist eine durchdringende Änderung in der Herstellung, eine Änderung, die eigentlich kein Produkt unberührt verlassen wird. Wirtschaftsfortschritt und militärische Bereitschaft werden im 21. Jahrhundert im Wesentlichen vom Aufrechterhalten einer Wettbewerbsposition in der Nanotechnologie abhängen.

Trotz des Stroms früh Entwicklungsstatus der Nanotechnologie und molekularen Nanotechnologie umgibt viel Sorge den vorausgesehenen Einfluss von MNT auf Volkswirtschaft und auf dem Gesetz. Was für die genauen Effekten würde MNT, wenn erreicht, dazu neigen, die Knappheit von Manufakturwaren zu reduzieren und noch viele Waren (wie Essen und Gesundheitshilfe) manufacturable zu machen.

Es wird allgemein betrachtet, dass zukünftige Bürger einer molekularen-nanotechnological Gesellschaft noch Geld, in der Form des unschmiedbaren digitalen Geldes oder physischen Bargeldes (in speziellen Verhältnissen) brauchen würden. Sie könnten solches Geld verwenden, um Waren und Dienstleistungen zu kaufen, die einzigartig, oder innerhalb des Sonnensystems beschränkt sind. Diese könnten einschließen: Sache, Energie, Information, Immobilien, Designdienstleistungen, Unterhaltungsdienstleistungen, gesetzliche Dienstleistungen, Berühmtheit, politische Macht oder die Aufmerksamkeit anderer Leute zu politische/religiöse/philosophische Nachricht. Außerdem müssen Futuristen Krieg, sogar zwischen wohlhabenden Staaten und Nichtwirtschaftsabsichten denken.

Wenn MNT begriffen würden, würden einige Mittel beschränkt bleiben, weil einzigartige physische Gegenstände (ein Anschlag des Landes im echten Jerusalem beschränkt werden, Rechte auf die größeren erdnahen Asteroiden abbauend), oder weil sie von der Bereitwilligkeit einer besonderen Person (die Liebe einer Berühmtheit, eines lebenden Publikums in einem Musikkonzert) abhängen. Nachfrage wird immer Versorgung für einige Dinge überschreiten, und eine politische Wirtschaft kann fortsetzen, jedenfalls zu bestehen. Ob sich das Interesse an diesen beschränkten Mitteln mit dem Advent der virtuellen Realität vermindern würde, wo sie leicht eingesetzt werden konnten, ist noch unklar. Ein Grund, warum es nicht könnte, ist eine hypothetische Vorliebe für "das echte Ding", obwohl solch eine Meinung leicht besänftigt werden konnte, wenn sich virtuelle Realität zu einem bestimmten Niveau der Qualität entwickeln sollte.

MNT sollte mögliche nanomedical Fähigkeiten fähig machen, jede medizinische Bedingung zu heilen, die nicht bereits durch Fortschritte in anderen Gebieten geheilt ist. Gute Gesundheit würde allgemeine und schlechte Gesundheit jeder Form sein würde so selten sein, wie Pocken und Skorbut heute sind. Sogar cryonics würde ausführbar sein, weil cryopreserved Gewebe völlig repariert werden konnte.

Gefahren

Molekulare Nanotechnologie ist eine der Technologien, die einige Analytiker glauben, konnte zu einer Technologischen Eigenartigkeit führen.

Ein Gefühl, dass molekulare Nanotechnologie Einschüchtern-Gefahren haben würde. Es konnte denkbar preiswertere und zerstörendere herkömmliche Waffen ermöglichen. Außerdem könnte molekulare Nanotechnologie Waffen der Massenzerstörung erlauben, die selbstwiederholen konnte, wie Viren und Krebs-Zellen tun, wenn sie den menschlichen Körper angreifen. Kommentatoren geben allgemein zu, dass schließlich molekulare Nanotechnologie entwickelt wurde, sollte Menschheit Selbsterwiderung nur unter sehr kontrollierten oder "von Natur aus sicheren" Bedingungen erlauben.

Eine Angst besteht, dass nanomechanical Roboter, wenn erreicht, und wenn entworfen, das Verwenden zu selbstwiederholen, das natürlich Materialien (eine schwierige Aufgabe) vorkommt, den kompletten Planeten in ihrem Hunger für Rohstoffe verbrauchen konnten, oder einfach natürliches Leben, bewerbend sie für die Energie überfüllen (wie zufällig, historisch, als blau-grüne Algen erschienen sind und outcompeted frühere Lebensformen). Einige Kommentatoren haben diese Situation als die "graue Schmiere" oder "ecophagy" Drehbuch gekennzeichnet. K. Eric Drexler betrachtet eine zufällige "graue Schmiere" als Drehbuch äußerst unwahrscheinlich und sagt so in späteren Ausgaben von Motoren der Entwicklung.

Im Licht dieser Wahrnehmung der potenziellen Gefahr hat das Voraussicht-Institut (gegründet von K. Eric Drexler, um sich auf die Ankunft von zukünftigen Technologien vorzubereiten), eine Reihe von Richtlinien für die Moralentwicklung der Nanotechnologie entworfen. Diese schließen das Verbieten von freien-foraging Selbstwiederholen-Pseudoorganismen auf der Oberfläche der Erde, mindestens, und vielleicht in anderen Plätzen ein.

Technische Probleme und Kritik

Die Durchführbarkeit der grundlegenden in Nanosystems analysierten Technologien ist das Thema einer formellen wissenschaftlichen Rezension durch die amerikanische Nationale Akademie von Wissenschaften gewesen, und ist auch der Fokus der umfassenden Debatte im Internet und in der populären Presse gewesen.

Studie und Empfehlungen durch die amerikanische Nationale Akademie von Wissenschaften

2006 hat die amerikanische Nationale Akademie von Wissenschaften den Bericht einer Studie der molekularen Herstellung als ein Teil eines längeren Berichts, Eine Sache der Größe veröffentlicht: Die Dreijährige Rezension der Nationalen Nanotechnologie-Initiative Das Studienkomitee hat den technischen Inhalt von Nanosystems, und in seinem Beschluss nachgeprüft, stellt fest, dass keine aktuelle theoretische Analyse endgültig bezüglich mehrerer Fragen der potenziellen Systemleistung betrachtet werden kann, und dass optimale Pfade, um Hochleistungssysteme durchzuführen, mit dem Vertrauen nicht vorausgesagt werden können. Es empfiehlt experimenteller Forschung, Kenntnisse in diesem Gebiet vorzubringen:

: "Obwohl theoretische Berechnungen heute, die schließlich erreichbare Reihe von chemischen Reaktionszyklen, Fehlerraten, Bearbeitungsgeschwindigkeit gemacht werden können, und die thermodynamische Wirksamkeit solcher von unten nach oben Produktionssysteme in dieser Zeit nicht zuverlässig vorausgesagt werden kann. So können die schließlich erreichbare Vollkommenheit und Kompliziertheit von verfertigten Produkten, während sie in der Theorie berechnet werden können, nicht mit dem Vertrauen vorausgesagt werden. Schließlich können die optimalen Forschungspfade, die zu Systemen führen könnten, die außerordentlich die thermodynamische Wirksamkeit und anderen Fähigkeiten zu biologischen Systemen überschreiten, nicht in dieser Zeit zuverlässig vorausgesagt werden. Forschung, die finanziell unterstützt, der auf der Fähigkeit von Ermittlungsbeamten basiert, experimentelle Demonstrationen zu erzeugen, die sich verbinden, um Modelle zu abstrahieren und langfristige Vision zu führen, ist am passendsten, um dieses Ziel zu erreichen."

Monteure gegen nanofactories

Eine Abteilung, die in den Motoren von Drexler der Entwicklung geht, liest "Universale Monteure", und der folgende Text spricht von Monteuren, die fast irgendetwas hypothetisch "bauen konnten, was die Naturgesetze erlauben zu bestehen." Der Kollege von Drexler Ralph Merkle hat bemerkt, dass, gegen die weit verbreitete Legende, Drexler nie behauptet hat, dass Assemblersysteme absolut jede molekulare Struktur bauen konnten. Die Endfußnoten im Buch von Drexler erklären die Qualifikation "fast": "Zum Beispiel könnte eine feine Struktur entworfen werden, dass sich wie ein Steinbogen, selbst zerstören würde, wenn alle seine Stücke bereits im Platz nicht waren. Wenn es kein Zimmer im Design für das Stellen und die Eliminierung eines Gerüsts gab, dann könnte die Struktur unmöglich sein zu bauen. Wenige Strukturen vom praktischen Interesse scheinen wahrscheinlich, solch ein Problem jedoch auszustellen."

1992 hat Drexler Nanosystems veröffentlicht: Molekulare Maschinerie, Herstellung, und Berechnung, ein ausführlicher Vorschlag, um steife covalent Strukturen mit einer Tischplatte-Fabrik zu synthetisieren. Strukturen von Diamondoid und andere steife covalent Strukturen, wenn erreicht, würden eine breite Reihe von möglichen Anwendungen haben, weit außer der MEMS aktuellen Technologie gehend. Ein Umriss eines Pfads wurde 1992 vorgebracht, für eine Tischplatte-Fabrik ohne einen Monteur zu bauen. Andere Forscher haben begonnen, versuchsweise, alternative vorgeschlagene Pfade dafür in den Jahren vorzubringen, seitdem Nanosystems veröffentlicht wurde.

Hart gegen die weiche Nanotechnologie

2004 hat Richard Jones Weiche Maschinen (Nanotechnologie und Leben) geschrieben, ein Buch dafür legen von der Universität Oxford veröffentlichte Zuschauer. In diesem Buch beschreibt er radikale Nanotechnologie als eine deterministische/mechanistische Idee von konstruierten Maschinen von nano, die die Nanoscale-Herausforderungen wie Nässe, stickness, Brownsche Bewegung, hohe Viskosität (Ansicht von Drexler) nicht in Betracht zieht. Er erklärt auch, was weiche Nanotechnologie oder mehr appropriatelly biomimetic Nanotechnologie ist, die der Weg vorwärts, wenn nicht der beste Weg ist, um funktionellen nanodevices zu entwerfen, der mit allen Problemen an einem nanoscale fertig werden kann. Man kann an weiche Nanotechnologie als die Entwicklung von nanomachines denken, der die Lektionen verwendet, die aus der Biologie darauf gelernt sind, wie Dinge, Chemie arbeiten, um solche Geräte und stochastische Physik genau zu konstruieren, um das System und seine natürlichen Prozesse im Detail zu modellieren.

Die Smalley-Drexler-Debatte

Mehrere Forscher, einschließlich des Nobelpreisträgers Dr Richard Smalley (1943-2005), haben den Begriff von universalen Monteuren angegriffen, zu einer Widerlegung von Drexler und Kollegen, und schließlich zu einem Schriftwechsel führend. Smalley hat behauptet, dass Chemie äußerst kompliziert wird, sind Reaktionen hart zu kontrollieren, und dass ein universaler Monteur Sciencefiction ist. Drexler und Kollegen haben jedoch bemerkt, dass Drexler nie universale Monteure vorgeschlagen hat, die fähig sind, absolut irgendetwas zu machen, aber stattdessen mehr beschränkte Monteure vorgeschlagen hat, die fähig sind, ein sehr großes Angebot an Dingen zu machen. Sie haben die Relevanz der Argumente von Smalley für die spezifischeren in Nanosystems vorgebrachten Vorschläge herausgefordert. Außerdem hat Smalley behauptet, dass fast die ganze moderne Chemie Reaktionen einschließt, die in einem Lösungsmittel stattfinden (gewöhnlich Wasser), weil die kleinen Moleküle eines Lösungsmittels viele Dinge wie sinkende Bindungsenergien für Übergang-Staaten beitragen. Da fast die ganze bekannte Chemie ein Lösungsmittel verlangt, hat Smalley gefunden, dass der Vorschlag von Drexler, eine Hochvakuum-Umgebung zu verwenden, nicht ausführbar war. Jedoch richtet Drexler das in Nanosystems, indem er mathematisch zeigt, dass gut bestimmte Katalysatoren die Effekten eines Lösungsmittels zur Verfügung stellen können und noch effizienter im Wesentlichen gemacht werden können, als eine Reaktion des Lösungsmittels/Enzyms jemals sein konnte.

Designprobleme

Für die Zukunft muss ein Mittel für die MNT Designevolution am nanoscale gefunden werden, der den Prozess der biologischen Evolution an der molekularen Skala nachahmt. Der biologische Evolutionserlös durch die zufällige Schwankung in Ensemble-Durchschnitten von Organismen, die mit dem Auswählen verbunden sind, weniger - erfolgreichen Varianten und Fortpflanzung mehr - erfolgreiche Varianten und Makroskala-Technikdesign geht auch durch einen Prozess der Designevolution von der Einfachheit bis Kompliziertheit, wie dargelegt, etwas satirisch durch John Gall weiter: "Ein kompliziertes System, das, wie man unveränderlich findet, Arbeiten von einem einfachen System entwickelt haben, das gearbeitet hat.... Ein kompliziertes System, das von Kratzer nie entworfen ist, arbeitet und kann bis dazu nicht geflickt werden lassen es arbeiten. Sie müssen anfangen, mit einem System beginnend, das arbeitet." Ein Durchbruch in MNT ist erforderlich, der von den einfachen Atomensembles ausgeht, die mit, z.B, ein STM zu MNT komplizierten Systemen über einen Prozess der Designevolution gebaut werden können. Ein Handikap in diesem Prozess ist die Schwierigkeit zu sehen und Manipulation am nanoscale im Vergleich zur Makroskala, die deterministische Auswahl an erfolgreichen Proben schwierig macht; im biologischen Kontrastevolutionserlös über die Handlung dessen, was Richard Dawkins den "blinden Uhrmacher" genannt hat

das Enthalten zufälliger molekularer Schwankung und deterministischer Fortpflanzung/Erlöschens.

Zurzeit 2007 umarmt die Praxis der Nanotechnologie beide stochastischen Annäherungen (in dem, zum Beispiel, supramolecular Chemie wasserdicht schafft, keucht) und deterministische Annäherungen, worin einzelne Moleküle (geschaffen durch die stochastische Chemie) auf Substrat-Oberflächen (geschaffen durch stochastische Absetzungsmethoden) durch deterministische Methoden manipuliert werden, die das Anstoßen von ihnen mit STM oder AFM-Untersuchungen und dem Verursachen einfacher Schwergängigkeit oder Spaltungsreaktionen umfassen vorzukommen. Der Traum einer komplizierten, deterministischen molekularen Nanotechnologie bleibt schwer erfassbar. Seit der Mitte der 1990er Jahre haben sich Tausende von Oberflächenwissenschaftlern und dünnen Filmtechnokraten auf dem Nanotechnologie-Musikwagen eingeklinkt und ihre Disziplinen als Nanotechnologie wiederdefiniert. Das hat viel Verwirrung im Feld verursacht und hat Tausende von "nano" erzeugt - Papiere auf dem Gleichen haben Literatur nachgeprüft. Die meisten dieser Berichte sind Erweiterungen der gewöhnlicheren in den Elternteilfeldern getanen Forschung.

Die Durchführbarkeit der Vorschläge in Nanosystems

Die Durchführbarkeit der Vorschläge von Drexler hängt größtenteils, deshalb, darauf ab, ob Designs wie diejenigen in Nanosystems ohne einen universalen Monteur gebaut werden konnten, um sie zu bauen, und wie beschrieben, arbeiten würden. Unterstützer der molekularen Nanotechnologie behaupten oft, dass keine bedeutenden Fehler in Nanosystems seit 1992 entdeckt worden sind. Sogar einige Kritiker geben zu, dass "Drexler mehrere physische Grundsätze sorgfältig gedacht hat, die den 'hohen' Aspekten des nanosystems unterliegen, den er vorschlägt und tatsächlich in einem Detail" über einige Probleme gedacht hat.

Andere Kritiker behaupten jedoch, dass Nanosystems wichtige chemische Details über die auf niedriger Stufe 'Maschinensprache' der molekularen Nanotechnologie weglässt. Sie behaupten auch, dass so viel von der anderen auf niedriger Stufe Chemie in Nanosystems umfassend verlangt, weiter arbeiten, und dass die Designs des höheren Niveaus von Drexler deshalb auf spekulativen Fundamenten ruhen. Neu wird solche weitere Arbeit von Freitas und Merkle Stärkung dieser Fundamente durch das Schließen der vorhandenen Lücken in der auf niedriger Stufe Chemie gezielt.

Drexler behauptet, dass wir eventuell warten müssen, bis sich unsere herkömmliche Nanotechnologie vor dem Lösen dieser Probleme verbessert: "Molekulare Herstellung wird sich aus einer Reihe von Fortschritten in molekularen Maschinensystemen viel ergeben, wie sich die erste Mondlandung aus einer Reihe von Fortschritten in Flüssig-Kraftstoffrakete-Systemen ergeben hat. Wir sind jetzt wie das der britischen Interplanetarischen Gesellschaft der 1930er Jahre in der Lage, die beschrieben haben, wie Flüssigkeitsangetriebene Mehrstufenraketen den Mond erreichen konnten und zu frühen Raketen als Illustrationen des Kernprinzips hingewiesen haben." Jedoch behaupten Freitas und Merkle, dass eine eingestellte Anstrengung, Diamanten mechanosynthesis (DMS) zu erreichen, jetzt mit der vorhandenen Technologie beginnen kann, und Erfolg in weniger als einem Jahrzehnt erreichen könnte, wenn ihr "direct-to-DMS Annäherung aber nicht eine weitschweifigere Entwicklungsannäherung verfolgt wird, die sich bemüht, weniger wirksame nondiamondoid molekulare Produktionstechnologien vor dem Fortschreiten zu diamondoid durchzuführen".

Die Argumente gegen die Durchführbarkeit zusammenzufassen: Erstens behaupten Kritiker, dass eine primäre Barriere für das Erzielen molekularer Nanotechnologie der Mangel an einer effizienten Weise ist, Maschinen auf einer molekularen/atomaren Skala, besonders ohne einen bestimmten Pfad zu einem Selbstwiederholen-Monteur oder diamondoid nanofactory zu schaffen. Verfechter antworten, dass ein einleitender Forschungspfad, der zu einem diamondoid nanofactory führt, entwickelt wird.

Eine zweite Schwierigkeit, molekulare Nanotechnologie zu erreichen, ist Design. Das Handdesign eines Zahnrades oder am Niveau von Atomen tragend, könnte einige in mehrere Wochen bringen. Während Drexler, Merkle und andere Designs von einfachen Teilen, keiner umfassenden Designanstrengung um irgendetwas geschaffen haben, sich der Kompliziertheit eines Modells T nähernd, ist Ford versucht worden. Verfechter antworten, dass es schwierig ist, eine umfassende Designanstrengung ohne bedeutende Finanzierung für solche Anstrengungen zu übernehmen, und dass trotz dieses Handikaps viel nützlicher Design-vorn dennoch mit neuen Softwarewerkzeugen vollbracht worden ist, die z.B an Nanorex entwickelt worden sind.

Im letzten Bericht Eine Sache der Größe: Die Dreijährige Rezension der Nationalen Nanotechnologie-Initiative, die durch die Nationale Akademie-Presse im Dezember 2006 ausgestellt ist (ungefähr zwanzig Jahre nach Motoren der Entwicklung wurde veröffentlicht), kein klarer Weg vorwärts zur molekularen Nanotechnologie, konnte noch laut des Beschlusses auf der Seite 108 dieses Berichts gesehen werden: "Obwohl theoretische Berechnungen heute, der schließlich erreichbare gemacht werden können

Reihe von chemischen Reaktionszyklen, Fehlerraten, Bearbeitungsgeschwindigkeit und thermodynamischem

die Wirksamkeit solcher von unten nach oben Produktionssysteme kann nicht zuverlässig sein

vorausgesagt in dieser Zeit. So, die schließlich erreichbare Vollkommenheit und Kompliziertheit von

verfertigte Produkte, während sie in der Theorie berechnet werden können, können nicht vorausgesagt werden

mit dem Vertrauen. Schließlich, die optimalen Forschungspfade, die zu Systemen führen könnten

die außerordentlich die thermodynamische Wirksamkeit und anderen Fähigkeiten zu überschreiten

biologische Systeme können in dieser Zeit nicht zuverlässig vorausgesagt werden. Forschung, die das finanziell unterstützt

basiert auf der Fähigkeit von Ermittlungsbeamten, experimentelle Demonstrationen zu erzeugen

diese Verbindung, um Modelle zu abstrahieren und langfristige Vision zu führen, ist zu am passendsten

erreichen Sie dieses Ziel." Dieser Aufruf nach Forschung, die zu Demonstrationen führt, wird bei Gruppen wie die Nanofactory Kollaboration begrüßt, die experimentelle Erfolge im Diamanten mechanosynthesis spezifisch suchen. Der "Technologiefahrplan für Produktiven Nanosystems" hat zum Ziel, zusätzliche konstruktive Einblicke anzubieten.

Es ist vielleicht interessant zu fragen, ob die meisten mit dem physischen Gesetz im Einklang stehenden Strukturen tatsächlich verfertigt werden können. Verfechter behaupten, dass, um den grössten Teil der Vision der molekularen Herstellung zu erreichen, es nicht notwendig ist im Stande zu sein, "jede Struktur zu bauen, die mit dem natürlichen Gesetz vereinbar ist." Eher ist es notwendig im Stande zu sein, nur einen genügend (vielleicht bescheiden) Teilmenge solcher Strukturen zu bauen —, wie tatsächlich jedes praktischen Fertigungsverfahrens wahr ist, das in der Welt heute verwendet ist, und sogar in der Biologie wahr ist. Auf jeden Fall, wie Richard Feynman einmal gesagt hat, "Ist es nur wissenschaftlich, um zu sagen, was wahrscheinlicher oder weniger wahrscheinlich ist, und die ganze Zeit nicht zu beweisen, was möglich oder unmöglich ist."

Vorhandene Arbeit am Diamanten mechanosynthesis

Es gibt einen wachsenden Körper der von Experten begutachteten theoretischen Arbeit am Synthetisieren des Diamanten durch das mechanische Entfernen/Hinzufügen von Wasserstoffatomen und das Niederlegen von Kohlenstoff-Atomen (ein Prozess bekannt als mechanosynthesis). Diese Arbeit durchdringt die breitere nanoscience Gemeinschaft langsam und wird kritisiert. Zum Beispiel, Peng u. a. (2006) (in der ständigen Forschungsanstrengung durch Freitas, Merkle und ihre Mitarbeiter) berichtet, dass der am meisten studierte mechanosynthesis tooltip Motiv (DCB6Ge) erfolgreich einen C Kohlenstoff dimer auf einem C (110) Diamantoberfläche an beider 300 K (Raumtemperatur) und 80 K (flüssige Stickstoff-Temperatur) legt, und dass die Silikonvariante (DCB6Si) auch an 80 K, aber nicht an 300 K arbeitet. Mehr als 100,000 Zentraleinheitsstunden wurden in dieser letzten Studie investiert. Der DCB6 tooltip Motiv, das am Anfang von Merkle und Freitas auf einer Voraussicht-Konferenz 2002 beschrieben ist, war der erste ganze tooltip, der jemals für den Diamanten mechanosynthesis vorgeschlagen ist, und bleibt das einzige tooltip Motiv, das für seine beabsichtigte Funktion auf einer vollen 200-Atome-Diamantoberfläche erfolgreich vorgetäuscht worden ist.

Die in dieser Arbeit modellierten tooltips sind beabsichtigt, um nur in sorgfältig kontrollierten Umgebungen (zum Beispiel, Vakuum) verwendet zu werden. Maximale annehmbare Grenzen für tooltip misplacement und Übersetzungsrotationsfehler werden in Peng berichtet u. a. (2006) - muss tooltips mit der großen Genauigkeit eingestellt werden, um zu vermeiden, den dimer falsch zu verpfänden. Peng u. a. (2006) Berichte, dass die Erhöhung der Griff-Dicke von 4 Unterstützungsflugzeugen von C Atomen über dem tooltip zu 5 Flugzeugen die Klangfülle-Frequenz der kompletten Struktur von 2.0 THz bis 1.8 THz vermindert. Noch wichtiger die Schwingfußabdrücke eines DCB6Ge tooltip bestiegen auf einem 384-Atome-Griff und desselben auf einem ähnlich gezwungenen, aber viel größeren 636-Atome-"Querbalken"-Griff bestiegenen tooltip sind in den Nichtquerbalken-Richtungen eigentlich identisch. Zusätzliche rechenbetonte Studien, die noch größere Griff-Strukturen modellieren, sind willkommen, aber die Fähigkeit, SPM Tipps zur notwendigen Atomgenauigkeit genau einzustellen, ist experimentell bei der niedrigen Temperatur, oder sogar bei der Raumtemperatur das Festsetzen eines grundlegenden Existenz-Beweises für diese Fähigkeit wiederholt unter Beweis gestellt worden.

Weitere Forschung, um zusätzlichen tooltips zu denken, wird zeitraubende rechenbetonte Chemie und schwierige Laborarbeit verlangen.

Ein Arbeiten nanofactory würde eine Vielfalt von gut bestimmten Tipps für verschiedene Reaktionen und ausführlich berichtete Analysen verlangen, Atome auf mehr komplizierten Oberflächen zu legen. Obwohl das ein schwieriges Problem gegeben aktuelle Mittel erscheint, werden viele Werkzeuge verfügbar sein, um zukünftigen Forschern zu helfen: Das Gesetz von Moore sagt weitere Zunahmen in der Computermacht voraus, Halbleiter-Herstellungstechniken setzen fort, sich dem nanoscale zu nähern, und Forscher wachsen jemals erfahrener im Verwenden von Proteinen, ribosomes und DNA, um neuartige Chemie durchzuführen.

Arbeiten der Fiktion

• Im Diamantalter durch Neal Stephenson kann Diamant durch das einfache Gebäude davon aus Kohlenstoff-Atomen gebaut werden. Auch alle Sorten von Geräten von Staub-Größe-Entdeckungsgeräten bis riesige Diamantzeppeline sind gebautes Atom durch das Atom mit nur Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Chlor-Atome.
• Im Roman Morgen von Andrew Saltzman (internationale Standardbuchnummer 1 4243 1027 X), ein Wissenschaftler-Gebrauch-nanorobotics, um eine Flüssigkeit dass, wenn eingefügt, in den Blutstrom zu schaffen, macht fast unbesiegbaren denjenigen vorausgesetzt, dass die mikroskopischen Maschinen Gewebe fast sofort reparieren, nachdem es beschädigt wird.
• Im manga Reihe-Kampf Angel Alita hat sich der Wissenschaftler Desty Nova auf die molekulare Nanotechnologie spezialisiert.
• In den roleplaying Spielschweißapparaten durch Palladium-Bücher hat Menschheit "nanobot Plage" erlegen, die jeden aus einem Nichtedelmetall gemachten Gegenstand verursacht Gestalt (manchmal in einen Typ des Roboters) drehen und zu ändern, wenige Momente durch einen Menschen berührt. Der Gegenstand wird dann fortfahren, den Menschen anzugreifen. Das hat Menschheit gezwungen, "biotechnological" Geräte zu entwickeln, um diejenigen zu ersetzen, die vorher aus Metall gemacht sind.
• Auf dem TV-Show-Mysterium-Wissenschaftstheater 3000 selbstwiederholen Nanites (geäußert verschiedenartig von Kevin Murphy, Paul Chaplin, Mary Jo Pehl und Bridget Jones) - lebenskonstruierte Organismen, die am Schiff arbeiten, sie sind mikroskopische Wesen, die im Satelliten der Computersysteme der Liebe wohnen. (Sie sind den Wesen in der Episode "Evolution" ähnlich, die das "Nanites"-Übernehmen des Unternehmens gezeigt hat.) Der Nanites hat ihr erstes Äußeres in der Jahreszeit 8 gemacht. Gestützt auf dem Konzept der Nanotechnologie hat ihr komischer deus ab machina Tätigkeiten solche verschiedenen Aufgaben als sofortige Reparatur und Aufbau, hairstyling eingeschlossen, eine Schwankung von Nanite eines Flohzirkusses durchführend, einen mikroskopischen Krieg führend, und sogar den Planeten der Beobachter nach einer gefährlich vagen Bitte von Mike zerstörend, auf ein bisschen Problem "aufzupassen". Sie haben auch eine Mikrobrauerei geführt.

Siehe auch

• Nanotechnologie in der Wasserbehandlung
• Technomimetics

Bezugsarbeiten

• Die primäre technische Bezugsarbeit an diesem Thema ist Nanosystems: Molekulare Maschinerie, Herstellung, und Berechnung, eine eingehende, Physik-basierte Analyse einer besonderen Klasse des Potenzials nanomachines und der molekularen Produktionssysteme, mit umfassenden Analysen ihrer Durchführbarkeit und Leistung. Nanosystems basiert nah auf der MIT Doktorarbeit von Drexler, "Molekulare Maschinerie und mit Anwendungen auf die Berechnung Verfertigend". Beide Arbeiten besprechen auch Technologieentwicklungspfade, die mit der Abtastung der Untersuchung und biomolecular Technologien beginnen.
• Drexler und andere haben die Ideen von der molekularen Nanotechnologie mit mehreren anderen Büchern erweitert. Das Unspringen der Zukunft: die Nanotechnologie-Revolution

</bezüglich> und. Das Unspringen der Zukunft ist ein Easy-Read-Buch, das die Ideen von der molekularen Nanotechnologie auf eine nicht zu technische Weise einführt. Andere bemerkenswerte Arbeiten in derselben Ader sind Nanomedicine Vol. Ich und Vol. IIA durch Robert Freitas und Kinematische Selbstwiederholen-Maschinen durch Robert Freitas und Ralph Merkle.

• Nanotechnologie: Molekulare Spekulationen auf dem Globalen Überfluss, der durch v. Chr. Crandall (internationale Standardbuchnummer 0-262-53137-2) editiert ist, bieten interessante Ideen für MNT Anwendungen an.

Links

• Molekulares Nanotechnologie-Laboratorium
• Voraussicht-Institut
• Hauptseite - Klug-Nano Ein wiki für MNT
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