Nanotecnología molecular

Archiu:Molecularpropeller.jpg

Nanotecnología molecular

La nanotecnología molecular (NTM) és una tecnologia basada en la capacitat de variar estructures complexes, en especificacions atòmiques per mig de la mecanosíntesis. Açò és distint de nanomateriales. Basats en la visió de Richard Feynman de fàbriques en miniatura que utilisen nanomáquinas per a construir productes complexos (incloent adicionals nanomáquinas), esta forma alvançada de nanotecnología (o fabricació molecular) faria us de mecanosíntesis posicionalmente-controlat i guiats per sistemes de màquines moleculars. La NTM implicaria combinar els principis físics demostrats per la química, atres nanotecnología, i la maquinària molecular de la vida en els principis d'ingenieria dels sistemes trobats en fàbriques modernes a macroescala.

Introducció

Mentres que la química convencional utilisa processos inexactos per a obtindre resultats inexactos, i la biologia explota processos inexactos per a obtindre resultats definitius, la nanotecnología molecular ampraria processos definitius originals per a obtindre resultats definitius. El desig en la nanotecnología molecular seria el d'equilibrar les reaccions moleculars en ubicacions i orientacions posicionalmente controlades per a obtindre reaccions químiques desijades, i després per a construir sistemes per mig de l'ensamblage dels productes d'estes reaccions.

Un full de ruta per al desenroll de NTM és un objectiu d'un proyecte de tecnologia de base dirigit per Battelle (el gerent de varis laboratoris nacionals d'Estats Units) i el Foresight Institute (Institut de Prospectiva). El pla de treball va ser originalment programat per a la seua terminació a finals del 2006, pero va ser posat en llibertat en giner de 2008. La Colaboració de nanofábricas (de l'anglés Nanofactory Collaboration) és un esforç continu més centrat a on participen 23 investigadors de 10 organisacions i 4 països diferents que estan desenrollant una agenda d'investigació pràctica dirigida específicament a la mecanosíntesis del diamant posicionalmente-controlada i al desenroll de nanofábricas del diamant. En agost de 2005, un grup de treball format per més de 50 experts internacionals de diversos camps, organisat pel Centre de Nanotecnología Responsable per a estudiar les implicacions socials de la nanotecnología molecular.

Proyeccions d'aplicacions i capacitats

Materials inteligents i nanosensores

Una aplicació proposta de la NTM són els cridats materials inteligents. Este terme es referix a qualsevol tipo de material dissenyat i fabricat a escala nanométrica per a una tasca específica. Comprén una àmplia varietat de possibles aplicacions comercials. Un eixemple seria material dissenyat per a respondre de forma diferent a les diverses molècules; eixa capacitat podria dur, per eixemple, a les drogues artificials que reconeixen i fan inertes a virus específics. Una atra és l'idea de les estructures de autosanación, les quals reparen chicotetes fissures en una superfície de forma natural, de la mateixa manera que ho fan els neumàtics autosellantes o la pell humana.

Un nanosensor se semblaria a un material inteligent, que involucra un chicotet component dins d'una màquina més gran que reacciona al seu entorn i al canvi d'alguna manera fonamental i intencional. Un eixemple molt simple: un fotosensor podria medir pasivamente la llum incident i descarregar la seua energia absorbida en forma d'electricitat quan la llum passa per damunt o per baix d'un llindar determinat, i fer l'enviament d'una senyal a una màquina més gran. Tal sensor supostament tindria menor cost i consumiria menys energia que un sensor convencional i, no obstant, complix la mateixa funció de forma útil en totes les aplicacions - per eixemple, encendre les llums d'un lot d'estacionament quan enfosquix.

Replicant nanorrobots

Nanofacturas en NTM és popularment vinculada en l'idea d'eixams coordinats de robots a nanoescala, que treballen en conjunt; una proposta de K. Eric Drexler en les seues discussions de NTM en 1986, pero reemplaçada en 1992. En esta proposta inicial, nanorrobots suficientment capaces construirien més nanorrobots en un ambient artificial que conté blocs especials de construcció molecular.

Els crítics han posat en dubte tant la viabilitat de nanorrobots autorreplicantes com la factibilidad del control si és que els nanorrobots autorreplicantes podrien alcançar-se: citen la possibilitat de mutacions que eliminen qualsevol control i que favorixquen la reproducció de les variacions patógenas mutantes. Els defensors aborden el primer dubte en senyalar que la primera màquina replicadora autònoma macroescala, feta de blocs de Llec, va ser construïda i operada de forma experimental en 2002. Si be hi ha ventages sensorials presents en la macroescala en comparació a la llimitada disponibles a escala nanométrica, les propostes de sistemes de fabricació mecanosintética a nanoescala posicionalmente- controlades ampren un estima d'informació sobre les ferramentes combinades en el disseny fiable de seqüència de reacció per a garantisar resultats fiables, per lo tant, un sistema sensorial llimitat no posseïx desventaja alguna. Consideracions similars s'apliquen a l'ensamblage posicional de chicotetes nanopartes. Els defensors aborden el segon dubte en l'argument de que les bactèries (per necessitat) varen evolucionar a evolucionar, mentres que la mutació nanorrobot podria previndre-se de forma activa per mig de tècniques comunes de correcció d'errors. Idees similars es recomanen en les directrius de prospectiva sobre Nanotecnología Molecular, i un mapa de l'espai de disseny replicador de 137 dimensions varen publicar recentment per Freitas i Merkle, el qual proporciona numerosos métodos proposts pel qual replicadores podrien, en principi, ser controlats de forma segura pel bon disseny.

No obstant, el concepte de mutació de supressió planteja la pregunta: ¿Cóm es pot dissenyar l'evolució per a produir-se a escala nanométrica, sense un procés de mutació a l'encert i selecció determinista? Els crítics argumenten que els defensors de la NTM no han proporcionat un substitut d'un procés d'evolució tal en este camp a escala nanométrica, a on es carix dels processos de selecció convencionals basats sensorialment. Els llímits del sensorio disponibles a nanoescala podrien fer difícil o impossible aventar els èxits dels fracassos. Els seus defensors argumenten que l'evolució del disseny deu ocórrer de manera determinista i estrictament baix control humà, utilisant el paradigma de l'ingenieria convencional de modelació, disseny, prototipaje, proves, anàlisis i redissenye.

En qualsevol cas, des de 1992, propostes tècniques per a la NTM

• Archivat el 8 de octubre de 2019 archivat en Wayback Machine. no inclouen nanorrobots autorreplicantes, i directrius ètiques recents presentades pels defensors de la NTM prohibixen l'autorreplicación sense restriccions.

Nanorrobots en la medicina

Una de les aplicacions més importants de la NTM podria ser la nanorrobótica o la nanomedicina, un àrea treballada per primera volta per Robert Freitas en numerosos llibres i artículs. La capacitat de dissenyar, construir i desplegar un gran número de nanorrobots mèdics faria, com a mínim, possible la ràpida eliminació de malalties i la recuperació fiable i relativament sense dolor d'un trauma físic. Els nanorrobots mèdics també poden fer possible la correcció convenient de defectes genètics, i ajudar a assegurar una vida útil ampliada considerablement. Inclús més polèmic, els nanorrobots mèdics podrien utilisar-se para aumentar les capacitats humanes naturals.

Boira d'utilitat

Archiu:Foglet.jpg

Esquema d'un 100 micrómetro foglet

Una atra proposta d'aplicació de la nanotecnología molecular és la "boira útil" - en la que un núvol de robots microscòpics conectats en la ret (més simples que els ensambladors) canviaria la seua forma i propietats per a formar objectes i ferramentes macroscòpiques per mig de comandos de software. En lloc de modificar les pràctiques actuals de consum de bens materials en diferents formes, la boira útil simplement reemplaçaria molts objectes físics.

Òptica d'apanys en fase

Òptica de ret en fase, una atra proposta d'aplicació de la NTM (PAO de l'anglés Phased-array optics). No obstant, açò sembla ser un problema que pot ser atacat per la tecnologia de nanoescala ordinària. La PAO utilisaria el principi de la tecnologia milimétrica aplicat a llongituts d'ona òptiques. Açò permetria la duplicació virtual de qualsevol tipo d'efecte òptic. Els usuaris podrien solicitar hologrames, amanecer i posades de sol, o làsers flotants com se'ls apetixca. Sistemes PAO es varen descriure en Nanotecnología de BC de Crandall: Especulacions Moleculars d'Abundància Global en l'artícul de Brian WOWK “Òptica de fases".