Ar tikroji nanotechnologija atsistos?

Didžioji Bostono „Marriott“ pobūvių salė buvo sausakimša kelių tūkstančių medžiagų mokslininkų, norinčių išgirsti Richardo Smalley vakaro plenarinio posėdžio pokalbį apie naujus įrenginius ir medžiagas iš anglies. Po to beveik tuščioje viešbučio posėdžių salėje Rice universiteto chemikas atrodo pavargęs ir išsekęs, užduodamas klausimus. Tada staiga jis atgaivina; jis pasilenkia į priekį ir įdėmiai susitelkia. Pokalbis pakrypo prie vienos mėgstamiausių jo temų: kaip nanotechnologijos padės išgelbėti pasaulį.

Žemėje yra maždaug 6 milijardai žmonių, šią lapkričio naktį pažymi Smalley, o moksliniai tyrimai, kuriais siekiama gaminti geresnes, pigesnes ir efektyvesnes medžiagas, bus vienas iš pagrindinių šios populiacijos maitinimosi ir apgyvendinimo elementų, nes jie sparčiai artėja prie pastovios 10 mlrd. arba daugiau. Tačiau medžiagos stiprumo, laidumo ir sudėtingumo ribos nustatomos nanometrų skalėje, sako jis. Svajonė, sako Smalley, yra statyti tokiu subtilumu, kad jis būtų tobulas iki paskutinio atomo. Jis teigia, kad ši galimybė suteiktų mažesnes, efektyvesnes baterijas, tvirtesnes medžiagas ir žymiai patobulintą bei pigesnę elektroniką.

Ši istorija buvo mūsų 1999 m. kovo mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Tai nėra naujausio madingo futuristo šėlsmas. Smalley yra vienas iš labiausiai gerbiamų šalies chemikų, 1996 m. Nobelio chemijos premijos laureatas ir naujo 33 mln. USD vertės nanomastelio mokslo ir technologijų centro Rice mieste direktorius. Taip pat jis nėra vienas. Vis daugiau tyrėjų pritaria Smalley įsitikinimui, kad medžiagų struktūros valdymas iki kelių atomų ar molekulių turės didžiulį poveikį viskam, nuo skaičiavimo iki medicinos. Gebėjimas manipuliuoti materija po atomą vienu metu buvo mokslinės fantastikos dalykas daugelį metų. Tačiau pastaruoju metu sukurti aukštųjų technologijų įrankiai, ypač zondai, pakankamai jautrūs atskiriems atomams ir molekulėms vaizduoti ir perkelti, šias fantazijas pradėjo paversti moksline realybe.

Per pastaruosius metus dvi tyrėjų grupės savarankiškai pagamino tranzistorių iš vienos anglies molekulės. Mokslininkai sukūrė informacijos saugojimo įrenginių prototipą, kurio duomenų bitų skersmuo siekia 50 nanometrų. Kiti mokslininkai neseniai sukūrė molekulę, kuri sukasi, veikdama kaip nanoratukas, taip pat elementarų abakusą su atskiromis molekulėmis, veikiančiomis kaip slankiojančios karoliukai.

Tiesa, tai laboratorinės naujovės. Ir, tiesą sakant, niekas iš tikrųjų nežino, kas bus dėl besiformuojančio mokslo. Viena vertus, nors mokslininkai laboratorijoje gali kruopščiai gaminti nanoprietaisus po vieną, jie vis tiek turi rasti greitą ir komerciškai įmanomą būdą jų pagaminti milijonams. Jiems taip pat trūksta patikimų nanoskalės komponentų integravimo metodų. Tačiau šie pirmieji žingsniai pateikia įtikinamų įrodymų, kad įmanoma sukurti veikiančius nanoįrenginius – ir jie pradėjo kelti daug vilčių (kartu su nemenka ažiotažu), kad Smalley svajonė sukurti naujas medžiagas molekuliniu tikslumu išsipildys.

Turf Wars

tai, kas atnešė šią svajonę, yra naujai atrastas mokslininkų gebėjimas vaizduoti atskirus atomus ir jais manipuliuoti. Devintojo dešimtmečio pradžioje Ciuricho IBM tyrimų fizikai išrado skenuojantį tunelinį mikroskopą (STM), kuris pirmą kartą leido užfiksuoti tiesioginius medžiagos vaizdus atominiu mastu. Tai buvo atradimas, kuris atvėrė nanopasaulį. Remdamiesi STM ir glaudžiai susijusiu instrumentu, vadinamu atominės jėgos mikroskopu (AFM), mokslininkai dabar gali tiesiogiai stumti atomus ir molekules ir įdėti juos į vietą.

Yra dvi atominio manipuliavimo formos. Vienas iš jų apima fizinį manipuliavimą, siekiant slysti atomais ant metalinio paviršiaus, kad susidarytų 2-D struktūros. Kitu būdu bandoma sukurti stabilias struktūras, turinčias atominę skiriamąją gebą, nutraukiant ir formuojant cheminius ryšius, naudojant stiprius elektrinius laukus, kuriuos sukuria pats STM aparatas.

Tai vis dar egzotiški laboratoriniai tyrimai. Tačiau tiems, kurie dirba įmonių ir universitetų mokslinių tyrimų laboratorijose, šių galingų naujų įrankių kūrimas reiškia, kad galite žaibiškai kurti vaizdus ir manipuliuoti visiškai naujomis fizinėmis struktūromis, teigia Donaldas Eigleris, IBM Almaden tyrimų centro San Chosė fizikas. Pavyzdžiui, Kalifornijos Eiglerio grupė tiria kelių ant paviršiaus esančių atomų magnetizmą. Nors darbas naudojant STM ilgainiui gali lemti pažangą skaičiavimo ir magnetinių duomenų saugojimo srityse, Eigler nėra skatinamas tik praktinių pritaikymų. Mane labiausiai jaudina, anot jo, kai pamatau dar nematytą gamtos aspektą. Tai nauja velėna.

Šios naujos velėnos ribos vis dar brėžiamos kartais ginčytinose diskusijose. Dauguma fizikos mokslininkų teigia, kad nanoerdvė yra paslaptinga vieta, kuri veikia pagal savo taisykles. Ir net mokslininkai, tokie kaip Smalley, kurie tiki, kad darbas ilgainiui atsipirks reikšminga nauda visuomenei, pabrėžia, kad jie tik pradeda suprasti labai mažų žmonių fiziką ir išmokti kontroliuoti elgesį šioje srityje.

Tačiau kai kurie tvirtina, kad viską žino, bet išsiaiškino. Beveik du dešimtmečius K. Ericas Drexleris, Palo Alto, Kalifornijoje įsikūrusio Foresight Institute, ne pelno siekiančios grupės, kuri siekia propaguoti nanotechnologijas, pirmininkas, tiksliai aprašo, kaip nanogamyba veiks ir pakeis pasaulį. Drexleris numato savaime besidauginančius nanorobotus, kurie mechaniškai sustumia atomus ir molekules, kad sukurtų daugybę esminių medžiagų. Daugybė šių nanorobotų, veikiančių kartu, beveik be jokių išlaidų patenkintų pasaulio medžiagų poreikius, iš esmės panaikindami badą ir įprastų gamyklų taršą.

Tai utopinė vizija, kuria pasinaudojo nedaugelis nanoskalės eksperimentus atliekančių mokslininkų. Tačiau nenuostabu, kad jis yra labai patrauklus daugeliui kitų. Ši nanotechnologijų samprata įgijo savo gyvenimą. Ir plačiajai technologijų entuziastų auditorijai, taip pat kai kuriems žiniasklaidos atstovams, tai tapo žinomiausia nanotechnologijų svajonės versija.

Kai kurių mokslininkų nuomone, būtent tai ir yra problema. Drexlerio idėjos galėjo padėti sukurti ankstyvą jaudulį nanotechnologijoms, tačiau ilgus metus girdėję grandiozines spėliones apie narsų naują nanopasaulį, mokslininkai sako, kad laikas leisti mokslui aplenkti fantazijas. Nė viena Drexlerio idėja nebuvo eksperimentiškai patikrinta, sako Markas Reedas, nanoelektronikos tyrinėtojas ir Jeilio universiteto Elektros inžinerijos katedros vadovas. Dabar pradedame atlikti tikrus tokio masto matavimus ir demonstracijas, kad gautume realų vaizdą apie tai, ką galima pagaminti ir kaip viskas veikia. Atėjo laikas tikrosioms nanotechnologijoms atsistoti.

Kai kas teigia, kad praktinių nanotechnologijų atsiradimas jau čia pat. Tai kukli pradžia. Mokslininkai dar nekuria praktinių elektroninių prietaisų iš pavienių atomų ar molekulių, o nanorobotų tikrai nėra. Tačiau Rensselaer politechnikos instituto medžiagų mokslininkas Richardas Siegelis, praėjusiais metais vadovavęs Nacionalinio mokslo fondo remiamai ataskaitai apie nanotechnologijas, teigia, kad kontroliuojama medžiagų sintezė nanometrų mastu jau prasidėjo. Ataskaitoje taip pat daroma išvada, kad pasaulinės lenktynės dėl nanomedžiagų panaudojimo ir nanoprietaisų kūrimo jau įsibėgėjo, vadovaujamos daugybės universitetų tyrimų grupių ir didelių pramoninių laboratorijų, tokių kaip IBM Research, Motorola ir Japonijos NEC Fundamental Research.

Šiuo metu šios medžiagos dažniausiai gaminamos tradiciniais cheminės sintezės metodais, tačiau Siegel teigia, kad atsirado atominių vaizdų gavimo įrankiai, leidžiantys mokslininkams sukurti selektyvias nanostruktūras. Pavyzdžiui, Siegel atkreipia dėmesį į nanokristalinių medžiagų, naudojamų milžiniškuose magnetinio atsparumo (GMR) įrenginiuose, kūrimą, kuris per pastaruosius kelerius metus labai paspartino informacijos saugojimo tobulinimo tempą. GMR technologija remiasi keliais plonų plėvelių sluoksniais, kai kurie jų yra tik kelių atomų storio; tikslus šių plonų plėvelių sluoksniavimas molekuliniu lygiu yra atsakingas už didelį prietaiso jautrumą. Siegel teigia, kad didžiulis nanotechnologijų poveikis bus nanoelektronika. Jis teigia, kad GMR naudojami nanokristalai yra tik ledkalnio viršūnė.

Gaminantiems mikrometro dydžio įrenginius (dabar paplitę pažangioje elektronikoje ir optikoje) susidūrimas su nanoskale sparčiai artėja. Besiplečiantis MEM (mikroelektromechaninių mašinų) laukas, kuriame kuriamos mažytės mašinos, kurios veiktų kaip viskas – nuo ​​mikrofonų iki miniatiūrinių raketų, taip pat atsitrenkia į nanopasaulį ir reguliariai padaro veikiančias dalis iki kelių šimtų nanometrų.

Tačiau puristams prieš įeinant į tikrąjį nanopasaulį reikia pagalvoti mažiau – daug mažiau. Šiems chemikams ir fizikams linksmybės prasideda žemiau maždaug 50 nanometrų. Šioje naujoje arenoje kasdienį pasaulį valdančios jėgos, tokios kaip gravitacija, greitai praranda pažįstamas reikšmes. Nanopasaulyje apgailėtinai žlunga fizinė intuicija. Turite išmesti savo išankstines nuostatas, sako Reedas. Matote įvairiausių neįprastų efektų. Viena vertus, elektronai gali patekti ten, kur, remiantis klasikine fizika, jie negali būti. Kai kuriais atvejais, sako Reedas, tai panašu į tai, kaip mesti teniso kamuoliuką į garažo duris ir kamuolys iššoka iš kitos pusės.

Čia taip pat pradeda žlugti šiuolaikinė silicio elektronika. Nano skalėje įprasti tranzistoriai nuteka elektronus kaip sietus, o priemaišų atomai, įterpti į silicį, kad kontroliuotų jo savybes, elgiasi kaip didžiuliai, nepatogūs rieduliai. Tačiau jei nanoskalė kelia didelių kliūčių įprastoms elektroninėms technologijoms, ji taip pat atveria nuostabias naujas galimybes, dėl kurių šiandieninė elektronika gali atrodyti kaip T modelis.
Jei elektroninius prietaisus būtų galima sumažinti iki atskirų molekulių dydžio, žaidimas būtų visiškai pakeistas. Molekulinę elektroniką aštuntajame dešimtmetyje pasiūlė Markas Ratneris, dabar dirbantis Šiaurės Vakarų universitete, ir Ari Aviramas iš IBM. Daugelį metų tai išliko viliojanti idėja, toli už eksperimentalistų sugebėjimų. Tačiau per pastaruosius porą metų pažangiausi mokslininkai pradėjo gaminti tikrus laidus ir komponentus iš atskirų molekulių. Ir dabar jie pradėjo gaminti neapdorotus įrenginius, kurie iš tikrųjų veikia.

Jeile Reedas ir jo bendradarbiai iš kelių atskirų organinių molekulių pagamino diodą. Paprastas kelių nanometrų ilgio diodas toli gražu nėra praktiškas prietaisas, sako Reedas. Tačiau jis priduria, kad tai pirmasis, skatinantis žingsnis kuriant tokio masto tranzistorius ir loginius įrenginius.

Nanonodles

vienas raktas į molekulinės elektronikos pažangą galėtų būti egzotiška molekulė, vadinama anglies nanovamzdeliu. Ši nuostabi anglies struktūra, kurią 1991 m. atrado Japonijos NEC tyrėjai, yra artimas cheminis pusbrolis, nauja anglies forma, kurią Smalley atrado 1985 m. Tačiau, nors bukas yra futbolo kamuolio formos molekulė, susidedanti iš 60 anglies atomų, nanovamzdelių. yra ilgi vamzdžiai iš suvynioto grafito lakšto. Jie yra laidūs elektrai ir iš jų pagaminti tik kelių nanometrų skersmens laidai.

Nanovamzdeliai, pažodžiui ir metaforiškai, yra tunelis tarp nano ir makroskopinio pasaulių. Šios struktūros leidžia sukurti ilgą pluoštą, kurio plotis yra tik keli atomai. Praktiniu požiūriu, sako Smalley, baterijos gali naudoti nanovamzdelius ir perkelti elektronus tarp atomų, ir nunešti įkrovą centimetrų atstumu. Jų didžioji dorybė yra ta, kad jie yra molekuliniai, sako Smalley. Kiekvienas nanovamzdelis, pasak jo, yra subjektas, turintis savo elgesį ir vientisumą. Tai reiškia, kad galite stumti atskiras anglies molekules, kaip mažyčius nanologus.

Tiesą sakant, nanovamzdelis veikia šiek tiek labiau kaip virti spagečiai, sako Phaedon Avouris, IBM tyrimų nanometro masto mokslo ir technologijų grupės vadovas Yorktown Heights, NY Kiekvienas nanovamzdelis prilips prie paviršiaus ir šis sukibimas yra pakankamai stiprus, kad išlaikytų bet kokią formą. įstumkite jį. Sukibimas taip pat užtikrina gerą elektrinį kontaktą tarp nanovamzdelio ir metalinių elektrodų.

Visai neseniai Avouris ir jo bendradarbiai manevravo vienu iš šių nanomakaronų, kad sujungtų porą elektrodų ir susmeigtų molekules į žiedus ir raides. IBM mokslininkai taip pat sukūrė funkcinį lauko tranzistorių – pagrindinį elektroninį prietaisą – kambario temperatūroje iš vieno nanovamzdelio.

Sėkmingas molekulinės elektronikos vystymas reikštų, kad viename luste galėtų tilpti milijardai nanoskalės tranzistorių, todėl kompiuteris būtų daug galingesnis nei šiandieninės mašinos. Tai taip pat gali reikšti mažų ir pigių kompiuterių, kuriuose yra milijonai nanotranzistorių, kūrimą; tokius druskos grūdelio dydžio kompiuterius būtų galima lengvai ir pigiai įtraukti į daugybę kitų gaminių – net į išmaniąsias medžiagas.

Nanotechnologijos taip pat galėtų padaryti galimus informacijos saugojimo įrenginius, turinčius didžiulę talpą. „IBM Research“ Ciuriche tyrėjai, vadovaujami fizikų Gerdo Binnigo ir Peterio Vettigerio, kuria mikromechaninį prototipą, kuris naudoja mažyčius silicio antgalius, kad nuskaitytų ir rašytų mažesnius nei 50 nanometrų pločio duomenų bitus. Tai paverstų kietuosius diskus, kurių talpa yra beveik trilijonas baitų (terabaitų) – keliomis eilėmis didesnė nei standžiųjų diskų, esančių šiuolaikiniuose aukščiausios klasės kompiuteriuose. Tai taip pat gali reikšti mažus gaminius, pavyzdžiui, rankinio laikrodžio dydžio, kurie turi didžiulę talpą.

Savo eksperimentuose Binnigas ir jo bendradarbiai naudoja AFM antgalį, norėdami nuskaityti nanobitus informacijos polimero paviršiuje. Tačiau vieno patarimo naudojimas reikštų, kad procesas yra per lėtas, kad būtų praktiškas. Todėl Binnig turi daugiau nei 1000 lygiagrečiai veikiančių AFM antgalių laidų matricas. Masyvai gali greitai įrašyti informaciją, perforuodami mažyčius įdubimus substrate, ir nuskaityti nanobitus aptikdami įdubimus.
Tuo tarpu Binnigo kolegos iš IBM Ciuricho naudojo STM, kad laikrodžio mechanizmo tikslumu išgautų dar mažesnius nanoobjektus. Jamesas Gimzewskis, IBM chemikas, sukūrė išskirtinai mažą abakusą. Gimzewskis naudojo STM antgalį kaip pirštą, kad judintų abako karoliukus, kurie yra mažesnio nei 1 nanometro skersmens rutuliukai.

Naujausias Gimzewskio išradimas yra ratas, pagamintas iš sraigto formos molekulės, kuri sukasi ant mažytės, guolį primenančios struktūros. Gimzewskis sako, kad nors besisukanti molekulė rodo galimas būsimas nanomašinas, tyrimai tebėra embrioniniai. Šiuo metu jis sako, kad jei galite ką nors pritaikyti nanopasaulyje, nesijaudinkite dėl jo praktiškumo. Mes tik pradedame. Tai tarsi vaikai, žaidžiantys su „Lego“.
Ciuricho darbas atspindi giliai įsišaknijusį ir stipriai šveicarišką tikėjimą mechanika. Fizikas Binnig sako, kad mechanika buvo ignoruojama, nes elektronika yra tokia sėkminga. Tai laikoma senamadiška. Tačiau jo informacijos saugojimo įrenginys veikia daugiau ar mažiau kaip maža fonografo adata.

Tyrinėjant nanopasaulį, jis sako, kad mechaniniai įrenginiai tampa patrauklia elektronikos alternatyva.
Binnig sako, kad mechaninis požiūris gali būti išplėstas ne tik duomenų saugojimui, bet ir kad viską, ką galite padaryti elektroniniu būdu, galite padaryti mechaniškai. Elektronika ypač gerai nukreipia energiją tiksliais keliais į tiksliai apibrėžtą vietą. Tačiau, anot jo, nanomechanikos pranašumas yra tai, kad naudojama labai mažai energijos. Nors 3-D nanoelektronikos prietaisas iš karto ištirptų nuo savo karščio, Binnig sako, kad galėtumėte įsivaizduoti 3-D nanomechaninį įrenginį, kuris veiktų vėsiai. Be to, mechaninius įrenginius gali būti lengviau nei elektroniką integruoti su biologinėmis, optinėmis ir cheminėmis sistemomis.

Įveskite Hype

kažkur čia mokslas pradeda maišytis su moksline fantastika. Jei galite pagaminti nanoratą, kodėl gi ne nanopavarą? Savarankiškai varomas nanovaltis? Kodėl nesukūrus nanoroboto, kuris judėtų aplink atomus?

O kol jau kalbate, kodėl gi nesukūrus nanorobotų, galinčių atkartoti save ir sudaryti sąlygas nanofabrikams, galintiems surinkti beveik bet ką iš pagrindinių atomų blokų? Sveiki atvykę į molekulinę gamybą, kaip skelbia nanoevangelistas Drexleris. Drekslerio vizijos esmė yra įtaisas, vadinamas surinkėju. Šis hipotezinis robotinis aparatas veiktų mechaniškai nustatydamas atomus į beveik bet kokią konfigūraciją. Jei chemija tarp atomų neužima, surinkėjas pritaikytų nedidelę mechaninę jėgą (Dreksleris ir jo pasekėjai tai vadina mechanochemija). Priverskite milijardus šių surinkėjų dirbti lygiagrečiai, kad visi atomai būtų tinkamai ir gerai išdėstyti, tada galėsite sukurti beveik viską, ką tik įsivaizduojate.

Yra tik viena problema: nedaugelis chemikų, fizikų ar medžiagų mokslininkų mato įrodymų, kad tai bus įmanoma. Daugelis tikinčiųjų Drekslerio vizija yra kompiuterių mokslininkai, kurie su malonumu imituoja, kaip visa tai veiks. Jie gamina elegantiškus molekulinius nanopavarų ir siurblių modelius, tačiau nepateikia aiškaus plano, kaip iš tikrųjų tokius dalykus sukurti.

Molekulinės gamybos šalininkų neatbaido įprastesnių kolegų skepticizmas, nors jie pripažįsta, kad jų vizijai įgyvendinti prireiks dešimtmečių. Teoriniai skaičiavimai ir kompiuterinis modeliavimas teigia, kad tai galima padaryti, tvirtina Ralphas Merkle'as, Xerox Palo Alto tyrimų centro kompiuterių mokslininkas ir Prognozavimo instituto direktorius kartu su Drexleriu. Visų pirma, Merkle gina du pagrindinius pasiūlymus, kurie sulaukė daugiausiai dėmesio iš kitų mokslininkų: pasiūlymas dėl savaime besikartojančių surinkėjų ir atomų bei molekulių padėties kontrolė atliekant mechaninę chemiją.

Savarankiškai replikuodamas molekulinis kompiuteris nukreiptų nanorobotinės rankos konstrukciją, kad būtų sukurtas kitas kompiuteris; šis antrasis kompiuteris vadovauja kito mažo kompiuterio kūrimui ir pan. Savęs replikacija yra koncepcija, kuri kompiuterių moksle vyrauja daugelį metų, sako Merkle, ir logiškai ji turėtų veikti. Padėties valdymo idėja reikalauja, kad robotų rankos tiksliai išdėstytų atomus ir molekules taip, kad jie susijungtų ir sudarytų viską, ko norite. Merkle sako, kad tol, kol nepažeidžiate jokių fizinių dėsnių, toks mechaninis požiūris į chemiją yra prasmingas.

Tačiau Drexlerio kritikai pabrėžia, kad chemija yra labai sudėtingas procesas molekuliniu lygmeniu. Žaisti chemijos žaidimą, sako Smalley, reiškia valdyti atomus trimis matmenimis. Kiekvienoje reakcijos vietoje atomai jaučia keliolikos gretimų atomų įtaką; Norėdami atlikti mechanochemiją, turėsite kontroliuoti kiekvieno judesį. Nanorobotui tai būtų neįtikėtinai sudėtingas žongliravimo veiksmas. Kiti labai gerbiami tyrinėtojai tiesiog atmeta Drexlerio idėjas. IBM Eigleris sako: jis neturėjo įtakos tam, kas vyksta nanomoksle. Remiantis tuo, ką mačiau mažai, Drexlerio idėjos yra nanofantastinės sąvokos, kurios nėra labai prasmingos.

Surinkimo linijos

bet kuriuo atveju, prieš tyrėjams nerimaujant dėl ​​nanofabrikų kūrimo, jie turi išsiaiškinti praktinį būdą, kaip masiškai gaminti bet kokį nanomastelio įrenginį. Kai kurie tikisi, kad įvairios egzotinės litografijos formos (optinė litografija yra standartinė technologija, naudojama silicio lustams išgraviruoti) veiktų mažesniame nei 100 nanometrų diapazone. Tačiau kiek maži ir kaip greiti litografijos metodai galiausiai gali tapti, gali spėlioti (žr. Chips Go Nano, p. 55). Taip pat molekulių stumdymas po vieną naudojant STM yra nepaprastai lėtas ir sudėtingas būdas ką nors padaryti. Be to, kai baigsite, vis tiek turite tik vieną labai mažą objektą. Vieno kompiuterio lusto sukūrimas po vieną atomą naudojant šiandieninę STM technologiją, remiantis vienu skaičiavimu, užtruktų 1000 metų.

Vienas iš sprendimų yra sujungti STM arba AFM antgalius į lygiagrečiai veikiančią nanomechaninę surinkimo liniją, kuri gali patikti Henriui Fordui. Tai yra strategija, kurią IBM Binnig taiko savo informacijos saugojimo įrenginyje. Ir nors šių mažų matricų prijungimas ir pavertimas veikiančiu įrenginiu yra sudėtingas darbas, preliminarūs IBM Ciuricho ir kelių kitų laboratorijų tyrimai rodo, kad tai gali tikti.

Tačiau daugelis mano, kad ilgalaikis atsakymas slypi procese, vadinamame savęs surinkimu. Skirtingai nuo Drekslerio statybos plano, kuriame atomams judinti naudojami savaime besidauginantys nanorobotai, savaiminis surinkimas remiasi chemija, kad būtų galima išdėstyti nanoskalės struktūros dalis, pasinaudojant tam tikrų molekulių gebėjimu išsidėstyti sudėtingose ​​struktūrose. Cheminiu požiūriu savaiminis surinkimas veikia, nes molekulės siekia norimos struktūros termodinaminio minimumo. Pagalvokite apie tai kaip surenkamą namą, kuris statomas pats naudojant chemiją.

Tačiau iki šiol chemikai ir medžiagų mokslininkai išmoko statyti tik paprasčiausias konstrukcijas. Konkrečių medžiagų savybių surinkimas ir skirtingų medžiagų derinimas tebėra nelengvas iššūkis.

Šios problemos sprendimas galėtų nustatyti, kurie nanoįrenginiai yra praktiški ir kiek laiko užtrunka, kol jie pasirodys rinkoje. Daugeliui programų jums reikės pagaminti ir integruoti milijardus nanoobjektų. O norint konkuruoti tokiose srityse kaip informacinės technologijos, teks tai padaryti labai pigiai. Tam, pasak daugelio mokslininkų, reikės chemijos sintezės meistriškumo. Nesitikėkite, kad kas nors pasieks tiek, kad į stiklinę įdėsite ingredientų ir atsiras integruota grandinė, sako Jeilio Reedas. Tačiau tikimasi, kad savaiminis surinkimas galiausiai gali padėti nanoelektroninius įrenginius ten, kur norite, sako Reedas.
Tam prireiks laiko. Tačiau yra vilčių teikiančių ženklų, kad šis metodas pasiteisins. Savarankiškas surinkimas tam tikra prasme yra ta vieta, kur chemija ir medžiagų mokslas – faktinių daiktų kūrimo menai – susitinka su nanoskalės fizika. Fizika suteikė mokslininkams priemonių manipuliuoti nanoobjektais ir suprasti nanopasaulio veikimą, o dabar mokslininkai ieško chemijos ir medžiagų mokslo, kad gautų tolesnę pažangą, kuri padės visą šį darbą paversti praktine technologija.

Niekas iš tikrųjų nežino, iš kur tie proveržiai ateis – ar net ar jie ateis. Tačiau nanopasaulio mokslui augant, iš nanorūko pradeda ryškėti realių galimybių forma.

paslėpti