 | Эта статья может быть недостаточно сфокусированной или посвящена нескольким темам . ( Май 2019 г. ) |
| Часть цикла статей о |
| Молекулярная нанотехнология |
|---|
Технология Дорожная карта для производственных наносистем определяет « производственные наносистемы » как функциональные наноразмерные системы , которые делают атомарно -specified структур и устройства под программным управлением, то есть, они выполняют производства с атомарной точностью . Такие устройства в настоящее время являются только гипотетическими, а производительные наносистемы представляют собой более продвинутый из нескольких подходов к атомно-точному производству. В 2015 году Департамент энергетики провел семинар по интегрированным наносистемам для атомно-точного производства [1].
Современные технологии по-разному ограничены. Крупных структур атомарной точности (то есть практически бездефектных) не существует. Сложные трехмерные наноразмерные структуры существуют в виде свернутых линейных молекул, таких как ДНК-оригами и белки . Также возможно построить очень маленькие структуры атомарной точности с помощью сканирующей зондовой микроскопии для конструирования таких молекул, как FeCO [2] и триангулен , или выполнить литографию депассивации водорода. [3] Но пока невозможно систематически комбинировать компоненты для создания более крупных и сложных систем.
Принципы физики и примеры из природы предполагают, что можно будет распространить производство с атомарной точностью на более сложные продукты большего размера, включая более широкий спектр материалов. Примером прогресса в этом направлении может быть работа Кристиана Шафмайстера по бис-пептидам .
Этапы развития нанотехнологий [ править ]
Михаил Роко , один из архитекторов Национальной инициативы США по нанотехнологиям, предложил четыре состояния нанотехнологий, которые, кажется, параллельны техническому прогрессу Промышленной революции, из которых продуктивные наносистемы являются наиболее продвинутыми. [4]
1. Пассивные наноструктуры - наночастицы и нанотрубки, которые обеспечивают дополнительную прочность, электрическую и теплопроводность, ударную вязкость, гидрофильные / фобные и / или другие свойства, которые возникают из их наноразмерной структуры.
2. Активные наноустройства - наноструктуры, которые изменяют состояние для преобразования энергии, информации и / или для выполнения полезных функций. Есть некоторые споры о том, подходят ли здесь современные интегральные схемы, поскольку они работают, несмотря на возникающие наноразмерные свойства, а не из-за них. Следовательно, утверждается, что они не квалифицируются как «новые» наноразмерные свойства, даже несмотря на то, что сами устройства имеют размер от одного до ста нанометров.
3. Сложные наномашины - сборка различных наноустройств в наносистему для выполнения сложной функции. Некоторые утверждают, что машины Zettl подходят к этой категории; другие утверждают, что современные микропроцессоры и ПЛИС тоже подходят.
4. Системы наносистем / Продуктивные наносистемы - это будут сложные наносистемы, которые производят детали атомарной точности для других наносистем, не обязательно используя новые наноразмерные свойства, но хорошо изученные основы производства. Из-за дискретной (т.е. атомарной) природы материи и возможности экспоненциального роста этот этап рассматривается как основа еще одной промышленной революции. Есть в настоящее время много различных подходов к построению производственных наносистем: в том числе сверху вниз подходов , как Узорчатый атомный слой эпитаксия [5] и алмазоидный механосинтез . [6] Существуют также восходящие подходы, такие как ДНК-оригами и бис-пептидный синтез.[7]
Пятый шаг, конвергенция информации / био / нано, был добавлен позже Roco. Это конвергенция трех самых революционных технологий, поскольку все живое состоит из атомов и информации.
См. Также [ править ]
Лязгающий репликатор
Рибосома
Синтетическая биология
Ссылки [ править ]
- ^ «Интегрированные наносистемы для атомно-точного производства, семинар - 5-6 августа 2015 | Министерство энергетики» . www.energy.gov . Проверено 5 июня 2018 .
- ^ "Формирование одинарной связи и характеристика с помощью сканирующего туннельного микроскопа | Researchgate" . www.researchgate.com . Проверено 11 июля 2018 .
- ^ «Производство с атомарной точностью: возможности, проблемы и влияние | Researchgate» . www.researchgate.com . Проверено 16 июля 2018 .
- ^ "Международная перспектива государственного финансирования нанотехнологий в 2005 году" (PDF) . Архивировано 31 января 2012 года из оригинального (PDF) .
- ^ «Презентация Zyvex Джона Рэндалла: Произойдет атомарно точное производство: пример этого десятилетия» (PDF) .
- ^ "Сотрудничество нанофабрики" .
- ^ "Молекулярное лего", Шафмайстер, CE, Scientific American , 2007, 296, 76
