Атомно-молекулярная нанотехнология

Условная схема зубчатого зацепления (колёса), изготовленные методом нанотехнологии из молекул

Атомно-молекулярная нанотехнология (АМНТ) — технология разработки функциональных механических систем в масштабе атомно-молекулярного уровня. Другими словами: производится разработка машин и механизмов из элементов размерами в масштабе атом-атом.

Данное представление отличается от видения Ричарда Фейнмана, который предполагал^[?] использование миниатюрных цехов, оборудованных наномеханизмами, которые в свою очередь могли бы строить сложные продукты (включая дополнительно наномеханизмы в более меньшем масштабе). Эта передовая форма нанотехнологии (т.н. "молекулярное производство") использовало бы позиционно-управляемый механосинтез, управляемый молекулярными системами машины. То есть АМНТ вовлекла бы объединяющиеся физические принципы, демонстрируемые химией, другими нанотехнологиями и молекулярными машинами жизни с принципами системного проектирования, найденными в современных фабриках макромасштаба. Его самая известная гипотеза находится в книгах K. Эрика Дрекслера (наиболее подходящая из них Двигатели Создания). Детальное теоретическое исследование данных предпосылок Эрика Дрекслера секциями нанонотехнологий на предмет выполнимости его молекулярной нанотехнологии показало, что тема остается спорною.

Введение

Как правило обычная химия использует обычные химические процессы с использованием макроколичеств веществ (реже - микроколичеств). В молекулярной биологии шире используются специфические и стереоспецифические процессы в микромасшатабах, в т.ч. в иммобилизованных на поверхности слоях веществ для получения желаемых результатов. Молекулярная нанотехнология также использовала бы оригинальные категорические процессы, чтобы получить категорические результаты. Молекулярная нанотехнология стремится уравновесить молекулярные реакции в стационарно-управляемых местоположениях и ориентациях, чтобы получить желательные химические реакции и затем строить системы дальнейшей сборкой продуктов этих реакций.

Формулировка направления для развития АМНТ теперь преследует цель использования широко созданного проекта новой технологии во главе с Battelle (менеджером нескольких американских Национальных Лабораторий) и Института Предвидения.. Направление работ первоначально планировалось для завершения к концу 2006 года, а затем к началу 2007 года, и последний раз собирлось быть обнародованной в октябре 2007 года. Сотрудничество Nanofactory является более сосредоточенным форумом объединённых 23 исследователей от 10 организаций из 4 стран, который развивает практическую повестку дня исследования определенно сорентированным направлением в развитии механосинтеза и нанотехнологии получения синтетического алмаза. В августе 2005, целевая группа, состоящая из 50 + международных экспертов из различных областей была организована Центром Ответственной Нанотехнологии, чтобы изучить социальные значения молекулярной нанотехнологии.. Рей Керзвеил предсказывает, что полный АМНТ будет существовать в 2025 году.

Созданные представления и возможности

Важные материалы и наносенсоры

Одним из предложений АМНТ является - развитие так называемых важных материалов. Этот период относится к любому виду материала, разработанного и проектируемого в масштабе миллимикрона для выполнения определенной задачи. Он охватывает широкое разнообразие возможных коммерческих заявок. Например, могут быть новые материалы, разработанные на основе нанотехнологий, полученные на основе разных молекул. Например, применительно к искусственным наркотикам, которые способны признавать и отдавать инертные определенные вирусы. Другая идея касается области медицины — самозаживления. Когда восстанавливались бы маленькие кровоточащие раны на поверхностях естественно, таким же образом как самозаклеивающиеся шины или на человеческой коже.

Важным предложением может быть nanosensor (наносенсор), созданный АМНТ. Он может напомнить актуальную тему. Используя маленький компонент в пределах большей машины, которая будет реагировать на ее окружающую среду и изменяться некоторым фундаментальным, намеренным способом. Например: фотодатчик может пассивно измерить свет сигнализатора и освободить от поглощенной им энергии как электричество, после того, когда свет проходит выше или ниже указанного уровня, посылая сигнал большей машине. Такой датчик возможно стоил бы меньше и использовал бы меньшую зависимость, чем обычный датчик, и функционировал бы полезно во всем одинаковом диапазоне. Например, включая освещения места для стоянки автомобилей, когда начинает темнть.

В то же время как важные материалы и наносенсоры иллюстрируют полезные возможности АМНТ, они бледнеют по сравнению с сложностью технологии, связанной с областью мультипликации и нанороботы.

Мультипликация и нанороботы

Копирующий наноробот

АМНТ обычно связана с идеей относительно скоплений скоординированных сотрудничающих созданных «роботов». Раннее предложение Drexler в его обсуждениях 1986 года АМНТ, но заменённое в 1992 году. В этом раннем предложении, достаточно способный наноробот строил бы больше нанороботов в искусственной окружающей среде, содержащей специальные молекулярные стандартные блоки.

Критики сомневались относительно выполнимости самомультиплицирования нанороботов относительно возможности выполнения контроля процесса. Самокопируя нанороботы могут быть созданы, но они распознают возможность мутаций, отвергающих любой контроль и одобряющих воспроизводство мутантом патогенных изменений. Защитники же обращаются к первому сомнению, указывая, что первый макромасштаб (автономная машина replicator), сделанный из блоков Lego, была построена и работала экспериментально в 2002 году . В то время как есть сенсорный подарок преимуществ в макромасштабе по сравнению с ограниченным сенсором, доступным в нанопроцессе. Предложения о наноспособе, которым позиционно управляют, механосистемы (mechanosynthetic), которые используют точный расчет траектории tooltipsa, объединенного с надежным проектом последовательности реакции, чтобы гарантировать надежные результаты. Откуда ограниченный (sensorium) сенсорный метод не является препятствием. Подобные рассмотрения обращаются к позиционному собранию маленького нановарианта nanoparts. Защитники обращаются ко второму сомнению, утверждая, что бактерии (по необходимости) развиты, чтобы далее развиться, в то время как nanorobot — мутация могла быть активно предотвращена общими исправляющими ошибку методами. Подобные идеи защищены в Руководящих принципах Предвидения по Молекулярной Нанотехнологии и картой 137-мерного replicatora недавно изданные Freitas и Merkle, и обеспечивают многочисленные предложенные методы, которыми replicators могли бы в принципе благополучно управлять в соответствии с хорошим проектом.

Тем не менее, понятие подавления мутации вызывает вопрос: Возможно ли развитие событий в нанопроцессе (nanoscale) без возникновения случайной мутации и детерминированного выбора? Критики утверждают, что защитники АМНТ не обеспечили замену для такого развития процесса в этой nanoscale арене, где недостаточны обычные сенсорные процессы контроля и выбора. Доступные возможности сенсоров в нанопроцессе (nanoscale) не могут достичь успехов в отказах. Защитники утверждают, что развитие проекта должно произойти детерминированно (deterministically) и строго под человеческим контролем, используя обычную техническую парадигму моделирования проекта, фотоконтроля, испытания, анализа, и модернизации. Ограниченная сенсорная система не является препятствием, потому что, например, опытный образец nanoparts может быть изготовлен при помощи точного рассчёта траектории, которую использует позиционно химически активный элемент, и которым управляют, затем в химически не активном состоянии просматривают, исследуют или применяют другие технические средства с исправлением ошибок или проектированием изменений. После чего применяют в следующем прототипе системы при повторении.

В любом случае, с 1992 года технические предложения о АМНТ не включают самомультиплицирование нанороботов и недавние этические руководящие принципы, выдвинутые защитниками АМНТ, запрещают добровольный подход .

Медицинский наноробот

Одно из самых важных напрвалений АМНТ могут быть медицинские нанороботы или наномедицина. Это область, ведомая Робертом Фреитасом в многочисленных книгах и статьях. Способность проектировать, чтобы строить, и развёртывать большое количество медицинских нанороботов, в оптимальном плане сделала бы возможным быстрое устранение болезней и надежного и относительно безболезненного восстановления физической травмы. Медицинский наноробот мог бы также сделать возможным удобное исправление генетических дефектов и гарантировать продолжительный образ жизни. Более спорно мог бы использоваться медицинский наноробот, чтобы увеличить естественные человеческие способности. Однако, механический медицинский наноблок не позволил бы (или разработался бы), чтобы самокопировать в человеческом теле, и при этом медицинский наноробот не будет иметь никакой потребности в самоответе самостоятельно[14] так как они были бы изготовлены исключительно в тщательно регулируемом нанорежиме.

Сервисный туман

Наноединица сервисного тумана

‎Другое предложенное направление молекулярной нанотехнологии - сервисный туман, в котором облако сетевых микроскопических роботов (более простых чем ассемблеры) изменило бы его форму и свойства макроскопических объектов и инструментов в соответствии с командами программного обеспечения. Вместо того, чтобы изменять существующие методы потребления материальных товаров в различных формах, сервисный туман просто заменил бы много физических объектов.

Оптика и поэтапное расширение волновых преобразований

Поэтапная оптика множества (ПОМ) - технология управления фазой легкой передачи волн или отражения от двумерной поверхности (плоскости) посредством приспосабливаемых поверхностных элементов. Это - оптический аналог поэтапного радара множества. Динамически управляя оптическими свойствами поверхности в микроскопическом масштабе, возможно регулировать и управлять лучами, или фотодатчиками, без любых движущихся частей. Аппаратные средства, связанные с лучом, регулирующим его, обычно называют оптическим поэтапным множеством (ОПМ). Поэтапное регулирование лучом множества используется для оптического переключения и мультиплексирования в оптикоэлектронных устройствах, и для того, чтобы нацелить лазерные лучи в макроскопическом масштабе.

Сложные образцы изменения фазы могут использоваться, чтобы произвести дифракционные оптические элементы, типа динамических действительных линз, для сосредоточения луча или дисперсии в дополнение к желанию. Динамическое изменение фазы может также произвести голограммы в реальном времени. Устройства, разрешающие детализации, адресуемый контроль фазы, более чем в двухмерном пространстве измерения являются типом пространственного легкого модулятора (3D).

В нанотехнологии, поэтапно осуществленная оптика множества обращается к множествам лазеров или к системам с адресуемыми элементами фазы и амплитуды, меньшими чем длина волны света. В то время как все еще теоретически, такие с высокой разрешающей способностью множества разрешили бы исключительно реалистический трехмерный показ изображения динамической голографией без нежелательных влияний дифракции. Предлагалссь также напрвления для оружия, космических коммуникаций, и невидимости оптическим камуфляжем.

См. также

• Нанотехнология