Back to site

Што такое нанофабрік?

Нанофабрик з'яўляецца прапанаванага дагавора аб малекулярнага вытворчасці сістэмы, магчыма, досыць малы, каб сядзець на працоўным стале, якія маглі б пабудаваць разнастайны выбар буйнамаштабнай атамнай дакладнасцю алмазоидных прадукцыі. Нанофабрик патэнцыйна высокай якасці, вельмі нізкі кошт, і вельмі гнуткай вытворчай сістэмы.

Асноўны ўклад у алмазоидных нанофабрик просты вуглевадароднай сыравіны малекул, такіх як прыродны газ, прапан, або ацэтылену. Малыя дадатковую колькасць некалькі іншых простых малекул, якія змяшчаюць сляды атамаў хімічных элементаў, такіх як кісларод, азот ці крэмнія можа таксама спатрэбіцца.

Нанофабрик павінны быць забяспечаны электраэнергіяй і сродкі для астуджэння працоўнага блока.

Асноўная выснова з першых камерцыйных нанофабрик будзе макромасштабе колькасці атамарна дакладныя алмазоидных прадукцыі. Гэтыя прадукты могуць ўключаць нанокомпьютеры , медыцынскія нанаробаты , прадукты, якія маюць разнастайны аэракасмічнай і абароннай прыкладанні, прылады для таннага вытворчасці энергіі і экалагічнай рэабілітацыі , і рог багацця новых і палепшаных спажывецкіх тавараў. Раней пакалення нанофабрики даследаванні будзе вырабляць значна менш складаных прадуктаў, але і забяспечаць эвалюцыйны шлях, вядучы ад першага простага DMS працоўных станцый да больш сталага камерцыйных сістэмах.

Нанофабрик з'яўляецца малекулярная сістэма вытворчасці выкарыстанні кантраляванай малекулярнай зборкі , якія зробяць магчымым стварэнне прынцыпова новых прадуктаў , якія маюць складаную складанасці ў цяперашні час сустракаецца толькі ў біялагічных сістэмах, але працуе з большай хуткасцю, магутнасць, надзейнасць і, самае галоўнае, цалкам пад чалавека кантролю. Малекулярнае вытворчасць мае патэнцыял, каб быць вельмі чыстым, эфектыўным і недарагім .

Нашы нанофабрик будзе пабудаваны з алмазоидных кампаненты таго ж роду, што яна можа сама вытворчасці. Хоць малекулярныя сістэмы вытворчасці зробленыя з ДНК і іншых биополимеров, ці нават біялагічныя арганізмы, магчыма, такія сістэмы будуць не ў стане ствараць прадукты, якія падыходзяць да выдатнай трываласцю, калянасцю, дыяпазон тэмператур, лёгкасць, электрычныя, аптычныя і іншыя ўласцівасці, якія магчыма атрымаць з алмазоидных матэрыялаў.

Доўгатэрміновая мэта нанофабрик Супрацоўніцтва заключаецца ў распрацоўцы, і ў канчатковым выніку будаваць, працоўныя алмазоидных нанофабрик.

"Праграма забойцы для лічбавага вытворчасці з'яўляецца асабістым вырабу - рэчы, якія вы не можаце купіць у Walmart. Што, калі, замест таго каб пасылаць энергію, разлік, і г.д. па ўсім свеце, мы накіравалі сродкі для яго стварэння? Паколькі пастаянныя аб'екты становяцца камп'ютэрызаваны і ўзаемазвязаныя ў меншых і меншых маштабах, мы набліжаемся да нана-біялагічных сістэм. Мы знаходзімся на парозе вырабу рэвалюцыі ».
- Нейл Гершенфелд , дырэктар Цэнтра Біты і атамы ў Масачусецкім тэхналагічным інстытуце, па яго SC07 асноўным дакладам на 13 Лістапад 2007 .

Выдатна 1-гадзіннае агульнае ўвядзенне ў малекулярнай нанатэхналогіі, Ральф цьмянелі, знаходзіцца тут .

 

 

 

 

Што такое алмазоидных?

Перш за ўсё, алмазоидных матэрыялы ўключаюць у сябе чысты алмаз. Алмаз крышталічны аллотроп вугляроду, што, мабыць, самым моцным рэчывам, вядомым чалавецтву. Звярніце ўвагу, што мы маем намер тут, каб вытворчасць малекулярных прадуктаў і машын з алмаза, а не велізарныя камяні, такія як на малюначку справа. Вялікі высакаякасных каштоўных камянёў можа ўжо быць зроблены звычайныя працэсы, такія як маса сардэчна-сасудзістых захворванняў на кошт парадку $ 100/carat - тэхнік атамарна дакладнага малекулярнага вытворчасці не патрэбныя для гэтага.

Алмазоидных матэрыялы таксама могуць быць уключаны любыя жорсткія кавалентным цвёрдых, падобны на дыямент у сілу, хімічная інэртнасць, або іншых важных уласцівасцяў матэрыялу, і валодае шчыльнай трохмернай сеткі сувязяў. Прыкладамі такіх матэрыялаў з'яўляюцца вугляродныя нанатрубкі (паказана справа) або Фуллер, некалькі моцных кавалентным керамікі, такіх як карбід крэмнія, нітрыду крэмнію і нітрыду бора, а таксама некалькі вельмі жорсткай іённай керамікі, такіх як сапфір (аксід алюмінія монакрышталічнага), якія могуць быць кавалентным звязаны з чыстай кавалентным структур, такіх як алмаз.

Чыстыя крышталі алмаза з'яўляюцца далікатнымі і лёгка пералом. Складаныя малекулярныя структуры алмазоидных прадукт нанофабрик будзе больш нагадваюць складаны кампазітны матэрыял, а не далікатны цвёрды крышталь. Такія прадукты, і нанофабрики, што пабудаваць іх, павінны быць надзвычай трывалым пры нармальным выкарыстанні.

Большасць алмазоидных матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца для наномашин будуць пабудаваныя з атамаў з 12 элементаў у Перыядычнай табліцы : вуглярод ( З ), крэмній ( Si ) і германій ( Ge ) у IV групе, азоту ( N ) і фосфару ( Р ) у групе V , кісларод ( O ) або серы ( S ) у групе VI, фтору ( F ) або хлору ( Cl ) у VII групы, бор ( B ) або алюмінія ( Al ) у III групе, і, вядома ж, вадароду ( H ). Вуглярод з'яўляецца найбольш універсальным з гэтых элементаў, таму мы засяродзілі нашы намаганні на пачатковым вугляродных структур.

Цалкам магчыма, што nondiamondoid прадукты складаюцца з тых жа хімічных элементаў (напрыклад, у звычайных арганічных ці біялагічных рэчываў), але які складаецца з больш традыцыйных " дыскеты "(не цвёрдай) малекулярныя структуры могуць быць зроблены пазней пакалення нанофабрики з рознымі архітэктурамі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якія прадукты могуць нанофабрик даць?

Патэнцыйных ужыванняў алмазоидных нанофабрики сапраўды далёка ідучыя наступствы. Прывяду толькі адзін важны прыклад, прадукты нанофабрики можа зрабіць магчымым значнае паляпшэнне ў 21 стагоддзі наномедицины .

Магчыма, у 2020-х гадоў, малекулярнае вытворчасць можа дазволіць будаўніцтва комплексу алмазоидных медыцынскіх нанаробаты, такіх як микрофагоцитом ілюструецца на малюнку справа. Гэтыя нанаробаты могуць быць выкарыстаны для падтрымання аксігенацыі тканін пры адсутнасці дыхання, рамонт і аднаўляць чалавечыя сасудзістай ўстараненне хваробы сэрца і інсульту шкоду, выконваць складаныя nanosurgery на асобных клетках , уключыце шырокі асабісты кантроль , і імгненна верны крывацёк пасля траўмы. Іншыя медыцынскія нанаробаты, такіх як микрофагоцитом (паказана справа) будзе хутка ліквідаваць мікробных інфекцый і рака , а іншыя, такія як chromallocyte б замяніць ўвесь храмасом у асобных клетках такім чынам ліквідацыі наступстваў генетычных захворванняў і іншых назапашвання пашкоджанняў нашы гены, прадухіленне старэнне .

Асноўныя магчымасці і биосовместимость з алмазоидных медыцынскія нанаробаты былі папярэдне прааналізаваны ў тэхнічнай літаратуры, але значна больш яшчэ трэба будзе зрабіць.

"Пасля 2015-2020, поле будзе пашырана і ахопіць малекулярныя наносистемы - гетэрагенных сетках, у якіх малекулы і супрамолекулярных структур служаць у якасці асобных прылад. Бялкоў ўнутры клеткі працуюць разам такім чынам, але ў той час як біялагічныя сістэмы на воднай аснове і прыкметна адчувальных да тэмпературы, гэтыя малекулярныя наносистемы будуць здольныя працаваць у значна больш шырокім дыяпазоне ўмоў і павінны быць значна хутчэй. Кампутары і робаты маглі б быць зведзены да незвычайна малых памераў. Медыцынскія праграмы могуць быць гэтак жа амбіцыйнымі, як новыя тыпы генетычных метадаў лячэння і антивозрастных працэдур. Новыя інтэрфейсы сувязі людзей, непасрэдна з электронікай можа змяніцца тэлекамунікацый. "
- Міхаіл C. Roco , "Будучыня нанатэхналогій, у" Scientific American , Жніўня 2006 . (Roco з'яўляецца старэйшым дарадцам па нанатэхналогіі для Нацыянальнага навуковага фонду ЗША і галоўным архітэктарам нанотехнологической ініцыятывы ЗША па нацыянальнай.)

"Некаторыя з самых вялікіх пераваг нанатэхналогіі, такіх як штучныя органы або сістэмы нанаробаты [з'яўляюцца] пашыранымі магчымасцямі і прыкладаннямі, [што], магчыма, зойме 10-30 гадоў, каб развіць".
- Міхаіл C. Roco , NanoWeek інтэрв'ю з Sander Олсон, 24 кастрычніка 2006 год.

 

 

 

Пазіцыйныя алмазоидных малекулярнаму вытворчасці

Будаўнічы комплекс механічных алмазоидных наноструктур ў макромасштабе колькасцях па нізкай цане, патрабуе распрацоўкі новых тэхналогій вытворчасці завецца пазіцыйнай алмазоидных малекулярнага вытворчасці. Папярэднія выпадку тэхнічнай магчымасці пазіцыйнай алмазоидных малекулярнага вытворчасці ўпершыню быў выкладзены К. Эрык Дрекслер ў сваёй кнізе Наносистемы (1992).

Пазіцыйныя алмазоидных малекулярнага вытворчасці з'яўляецца прапанаваны новы нана тэхналогіі вытворчасці, якія могуць дазволіць будаўніцтва рабочыя алмазоидных нанофабрики. Дасягненне гэтай новай тэхналогіі запатрабуе распрацоўкі чатырох цесна звязаных тэхнічных магчымасцяў : (1) Алмазны механосинтеза , (2) Праграмуемыя пазіцыйныя Асамблеі , ( 3) з масавым паралелізмам пазіцыйныя Асамблеі , і (4) наномеханические дызайну .

 

 

 

1 2 3 4

(1) Алмазны механосинтеза (DMS)

Алмазны механосинтеза , або малекулярны пазіцыйнай вытворчасці, з'яўляецца фарміраванне кавалентным хімічных сувязяў выкарыстаннем дакладна ўжываць механічныя сілы пабудаваць алмазоидных структур. DMS могуць быць аўтаматызаваны з дапамогай камп'ютэрнага кіравання, што дазваляе праграмуемых малекулярна пазіцыйнай вырабу.

У гэтым працэсе, mechanosynthetic інструмент даводзіцца да паверхні нарыхтоўкі. Адзін або некалькі атамаў перадачы дадаюцца або выдаляюцца з, нарыхтоўкі на інструмент. Затым інструмент адбіраецца і перазарадкі. Гэты працэс паўтараецца, павольна стварэнне неабходнай структуры, пакуль nanopart цалкам сфабрыкаваная, каб атамарна дакладнасцю з кожным атамам сапраўды ў патрэбнае месца. Звярніце ўвагу, што перадача атамы знаходзяцца пад поўным пазіцыйнага кіравання ў любы час, каб прадухіліць непажаданыя пабочныя рэакцыі ўзнікнення.

Працоўнае асяроддзе для DMS часта лічыцца звышвысокага вакууму (свв), хоць DMS выкананы ў высакароднай вадкасці газу або іншых хімічна інэртнай асяроддзі вадкасці не выключана.

Выкарыстоўваючы кампутарнае аўтаматызаванае выкананне падказкі пазіцыйнай-кантраляванае DMS ў доўгіх запраграмаваныя паслядоўнасці стадый рэакцыі , мы зможам вырабіць простыя алмазоидных наномеханические частак, такіх як падшыпнікі, зубчастыя колы, і суставы (такія, як усе вуглевадародныя універсальны шарнір ілюструецца на права) атамарна дакладнасцю. Хоць цалкам верагодна, што некаторыя асноўныя алмазоидных структуры могуць быць вырабленай выкарыстаннем самастойнай зборкі тэхнікі ад звычайнай сінтэтычнай хіміі, гэта здаецца малаверагодным, што вельмі напружанымі ці складана чаргуюцца структуры могуць быць выраблены без ужывання той ці іншай форме пазіцыйнага кіравання.

Даведайцеся больш пра Дыямэнтавага механосинтеза

 

 

 

 

 

 

1 2 Сакавік 4

(2) Праграмуемыя пазіцыйныя Асамблеі

Атамна Ly дакладнае nanoparts, як толькі сфабрыкаваныя, павінны быць перададзены ад выраба сайта і сабраны ў атамнай дакладнасцю складаных кампанентаў , якія змяшчаюць шмат nanoparts. Такія кампаненты могуць ўключаць зубчастыя перадачы ў карпусах (паказана справа, ласкава Марк Sims на Nanorex ), датчыкі, рухавікі, маніпулятар зброю, генератары і кампутары. Гэтыя кампаненты могуць быць сабраны, напрыклад, у складаных малекулярных машын, што сістэма складаецца з многіх кампанентаў. Комплекс мікроннай памеру медыцынскіх нанаробаты, такіх як микрофагоцитом пабудаваны такі атамарна дакладныя кампаненты могуць валодаць многімі дзесяткамі тысяч асобных кампанентаў, мільёны прымітыўных частак, і многія мільярды атамаў у яго структуры.

Канцэптуальныя межы паміж выраб і мантаж часам размытыя, бо ў многіх выпадках гэта будзе магчыма, нават пераважней, для вырабу намінальна складовыя кампаненты, як асобная частка - дазваляе, напрыклад, два адтулінамі перадач і іх жылля, якія будуць выраблены як адзінае шклопакет.

Працэс пазіцыйнай зборкі, як і DMS , можа быць аўтаматызаваны з дапамогай камп'ютэрнага кіравання. Гэта дазваляе ствараць пазіцыйныя станцый зборкі, якія атрымліваюць ўваходы прымітыўных дэталяў і сабраць іх у запраграмаванай паслядоўнасці крокаў у гатовую складаных кампанентаў. Гэтыя кампаненты могуць быць затым транспартуецца да сярэдняга зборачныя лініі, якія выкарыстоўваюць іх у якасці ўкладу ў вытворчасць яшчэ больш буйных і складаных кампанентаў, або завершаных сістэм, аналагічных ліній па зборцы аўтамабіляў.

Даведайцеся больш пра Праграмуемыя пазіцыйныя Асамблеі

 

 

 

1 люты 3 4

(3) з масавым паралелізмам пазіцыйныя Асамблеі

Гэта не дастаткова, каб быць у стане пабудаваць адну атамарна дакладныя часткі, кампанента або медыцынскіх нанаробаты. Для нанофабрики быць эканамічна эфектыўным, мы павінны мець магчымасць збіраць складаныя наноструктур ў велізарнай колькасці - у мільярды або трыльёны гатовых вузлоў.

Гэта запатрабуе масіўных раўналежных вытворчых сістэм з мільёнамі зборачных лініях працуюць адначасова і паралельна, а не толькі адзін або некалькі з іх у той час, як з канвеера ў сучасных аўтамабільных заводаў. На шчасце, кожны nanoassembly вытворчай лініі ў нанофабрик у прынцыпе можа быць вельмі маленькім. Многія мільёны з іх павінна лёгка змяшчацца ў вельмі невялікім аб'ёме. Паралельныя вытворчасці DMS інструменты, ручкі, і звязаныя з імі нанапамерным выраб і мантаж абсталявання таксама будзе неабходна, з выкарыстаннем масіўных раўналежных масіваў маніпулятарам або які-небудзь іншы тып репликативной сістэмы .

Надзейнасць з'яўляецца важным пытаннем дызайну. Зборачных ліній з масавым паралелізмам вытворчыя сістэмы могуць мець мноства залішніх менш зборачных ліній кармлення кампанентаў у больш буйныя зборачныя лініі, так што выхад з ладу любога паменш лінія можа не калека большага. Арганізацыя паралельных ліній вытворчасці для дасягнення максімальнай эфектыўнасці і надзейнасці для вытворчасці шырокага спектру прадукцыі з'яўляецца адным з асноўных патрабаванняў у нанофабрик дызайну.

Даведайцеся больш пра масіўна-раўналежных пазіцыйныя Асамблеі

 

 

 

 

 

1 2 3 4

(4) Дызайн наномеханические

Вылічальная інструменты для малекулярнага мадэлявання машыны, мадэлявання і кантролю вытворчага працэсу павінны быць створаны для таго, каб распрацоўка праектаў для алмазоидных нанапамерным частак, кампанентаў і нанаробаты сістэм. Гэтыя праекты могуць быць старанна пратэставаны і ўдакладнены ў мадэляванні перш чым прыступаць да больш дарагім эксперыментальныя намаганні, каб пабудаваць іх.

Малекулярная машына праектавання і мадэлявання праграмнага забеспячэння цяпер даступная і бібліятэкі гатовых nanoparts павольна збіраюць. Больш намаганняў павінна быць нададзена буйнамаштабнага мадэлявання нанапамерным комплекс дэталяў машын, праектавання і мадэлявання зборкі паслядоўнасці і кантроль вытворчага працэсу, і агульнае нанофабрик праектавання і мадэлявання.

Яна таксама будзе карысная для стварэння графічных малюнкаў (падыходзіць для тэлебачання або іншых сродках масавай інфармацыі, а таксама для правядзення лекцый, каб як тэхнічныя, так і больш шырокай аўдыторыі), які паказвае: (1) розных mechanosynthetic рэакцыі, (2) зборкі паслядоўнасці неабходна зрабіць некаторыя выбраных малекулярных кампанентаў машыны, і (3) канцэптуальных сістэм на ўзроўні ілюстрацый і анімацыі алмазоидных нанофабрик . Гэтыя выявы і анімацыю таксама карысныя, каб дапамагчы інжынерам прагрэс з пачатку распрацоўкі канцэпцыі да больш дэталёвага праектавання і аналізу.

Даведайцеся больш пра наномеханические дызайн

Важна таксама, каб прысвяціць некаторы высілак, каб вывучэнне магчымасці прымянення нанофабрик аснове малекулярнага вытворчасці, а таксама вывучэнне сацыяльных наступстваў (эканамічных, сацыяльных, палітычных, нарматыўных і г. д.) гэтай тэхналогіі. Гэта дапаможа максымізаваць патэнцыйныя выгоды, якія можна атрымаць і змякчэння патэнцыяльных рызык, якія могуць уяўляць сабой гэтая новая тэхналогія, і заахвочваць яго адказнага выкарыстання.

Даведайцеся больш пра нанофабрик Прыкладанні і ўплыў на грамадства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далучайцеся да нашага міжнароднаму супрацоўніцтву!

Папярэднікам для нанофабрик Супрацоўніцтва была неафіцыйна ініцыявана Роберт Фрейтас і Ральф цьмянелі ўвосень 2000 года ў час іх знаходжання ў Zyvex . Іх пастаянныя намаганні, і іншых людзей, у цяперашні час ператварыўся ў прамое супрацоўніцтва сярод 25 даследчыкаў або іншых удзельнікаў (у тым ліку 18 кандыдатаў навук з або кандыдат кандыдатаў) у 13 установах у 4 краінах (ЗША, Вялікабрытанія, Расія і Бельгія), з 2010 года. Наша група ў цяперашні час уключае ў сябе два Фейнмана прэміі, дзве Foresight пераможцаў прэміі сувязі і два Foresight Паважаныя пераможцы прэміі студэнта.

Што такое нанофабрик супрацоўніцтва? У цяперашні час мы свабодную згуртаванае супольнасць навукоўцаў і іншых, якія працуюць разам, як дазваляюць час і рэсурсы ў розныя намаганні каманды з гэтымі камандамі вырабляючы шматлікія сааўтар публікацыі , хоць і з розных крыніц фінансавання, не абавязкова прывязаныя да супрацоўніцтва . Хоць не ўсе ўдзельнікі могуць прадставіць сабе ў цяперашні час нанофабрик як канчатковая мэта іх цяперашняга даследаванні (або іншы) намаганні ў сувязі з Супрацоўніцтва , многія робяць сабе гэта, і нават тыя, хто ў цяперашні час не прадугледжваюць гэтай канчатковай мэты, тым не менш пагадзіўся зрабіць даследаванне ў супрацоўніцтве з іншымі ўдзельнікамі, што мы лічым, будзе спрыяць важных дасягненняў па шляху да алмазоидных нанофабрик развіцця, пачынаючы з прамым развіццём DMS .

Хоць некаторыя працы было зроблена на кожным з чатырох асноўных магчымасцяў лічыў неабходным для распрацоўкі і стварэння функцыянуе нанофабрик, на дадзены момант найбольшая ўвага даследчыкаў у цяперашні час сканцэнтраваны на першай вобласці: доказы здзяйсняльнасці, як тэарэтычныя, так і эксперыментальных, дасягненні алмаз механосинтеза .

Кожны ўдзельнік Супрацоўніцтва ў цяперашні час самафінансаванне або ўнутрана фінансаванне. Глядзіце наш спіс мінулых і цяперашніх удзельнікаў супрацоўніцтва . Глядзіце наш поўны спіс публікацый, якія адносяцца да супрацоўніцтва .

Дадатковая супрацоўніцтва з нецярпеннем імкнуўся пашырыць нашы бягучыя тэарэтычных і эксперыментальных даследаванняў. Спіс незавершаных задач велізарны. Чытайце наш спіс нявырашаных тэхнічных праблем і нашых нанофабрик Дарожную карту , каб убачыць, дзе вы маглі б прапанаваць сваю дапамогу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Інстытут біяхімічнай фізікі (Расія)

 

 

Фінансаванне даследаванняў вельмі неабходныя

Знешняе фінансаванне даследаванняў неабходна тэрмінова пашырыць нашу працу і паскорыць прасоўванне да канчатковай мэты пабудовы нанофабрик функцыянавання алмазоидных.

Калі вы хочаце падтрымаць гэтую працу і гатовыя і здольныя здзяйсняць значныя фінансавыя рэсурсы, калі ласка, звяжыцеся Роберт Фрейтас або Ральф цьмянелі , каб абмеркаваць найбольш эфектыўнага выкарыстання рэсурсаў для вашага нанофабрик супрацоўніцтва . Мы прывыклі, якія працуюць на бедны бюджэт і будзе разгарнуць любы ўнеслі сродкі скупа.

Эканамічная каштоўнасць ахвяраваў часу і абсталявання інвесціравана усімі Супрацоўніцтва удзельнікаў на мэтанакіраваныя намаганні склала каля $ 0.2M/yr працягу 2001-07, падняўшыся да $ 0.8M/yr ў 2008-10 у асноўным за кошт EPSRC "з прамой падтрымкай эксперыментальных Марыярці працы на працягу 2008-2013 гадоў. Ідэальны ўзровень прамога фінансавання для дасягнення максімальных вынікаў у бліжэйшыя 5 гадоў складае $ 1M $ 5M/yr, але дадатковыя падтрымку ў дыяпазоне $ 100K/yr б адчувальны дадатковы прагрэс. Праекцыя на права мяркуе ідэальны ўзровень фінансавання становяцца даступнымі для мэтанакіраваных намаганняў, такіх як нанофабрик супрацоўніцтва , і што наша «Дірект-на-DMS" падыход перасьледуе, а не больш абыходныя развіццё падыходу, які накіраваны на рэалізацыю менш эфектыўнымі nondiamondoid малекулярнага вытворчасці тэхналогій, перш чым прагрэсавальных да алмазоидных .

 

 

 

 

Нашы першапачатковыя практычныя мэты дасягненьня першай эксперыментальнай дэманстрацыяй кантраляваных механосинтеза дыямент (адна буйная дарожная карта вяхой і тэхнічная задача ). Мы чакаем, што гэта дасягненне можа выклікаць значна большы інтарэс да тэхнічных DMS і нанофабрик развіцця, што прыводзіць да значных і расце колькасцю асноўнага карпаратыўнага і дзяржаўнага фінансавання, цечу ў гэтай галіне даследаванняў як толькі гэта можа быць прадэманстравана, што больш шырокае бачанне алмазоидных малекулярнага вытворчасці, сапраўды, тэхнічна здзяйсняльна.

Гэта чаканне падмацоўваецца вынікамі 2006 Кангрэсам па мандаце агляд з нанотехнологической ініцыятывы ЗША па нацыянальнай Нацыянальнага даследчага савета (NRC) Нацыянальнай Акадэміі і Нацыянальнай Матэрыялы кансультатыўнага савета (NMAB). NMAB / СРН Камітэт па разгляду лічыцца віды "знізу-уверх» тэхналогій, якія маглі б зрабіць DMS і больш складаных малекулярных сістэм вытворчасці магчыма і заключыў , што « малекулярная Самазбор з'яўляецца дапушчальным для вырабу простых матэрыялаў і прылад. Аднак, для вытворчасці больш складаных матэрыялаў і прылад, у тым ліку складаных аб'ектаў вырабляецца ў вялікіх колькасцях, то малаверагодна, што простыя самазборкі працэсаў дасць жаданых вынікаў . Прычына ў тым, што верагоднасць узнікнення памылкі на нейкі момант у гэтым працэсе будзе ўзрастаць з павелічэннем складанасці сістэмы і колькасць дэталяў, якія павінны ўзаемадзейнічаць. Тым не менш, цяжка дакладна прагназаваць дасягальны спектр хімічнай рэакцыі цыкла, працэнт памылак, хуткасць працы і тэрмадынамічныя эфектыўнасці ... знізу ўверх вытворчыя сістэмы. Хоць тэарэтычны ККД тэрмадынамічных былі разлічаны для такіх сістэм, камітэт не даведаюцца аб правяраемых вынікаў эксперыментаў, якія будуць падтрымліваць надзейны прагноз аб магчымасці такіх сістэм для выкарыстання ў вытворчасці ".

NMAB / СРН Камітэт па разгляду затым відавочна рэкамендавалі , што эксперыментальныя працы ў гэтай вобласці павінны быць працягнутыя і падтрымліваюцца ў якасці ключавой вяхой ва ўсталяванні магчымасці канцэпцыі: " эксперыменты, якія вядуць да дэманстрацыі пастаўках наземных для абстрактных мадэляў дарэчы лепш характарызуюць патэнцыял для Выкарыстанне знізу уверх ці малекулярнае вытворчасць сістэм, якія выкарыстоўваюць працэсы больш складаныя, чым самастойнай зборкі. "

Прытрымліваючыся гэтай рэкамендацыі, у 2007 годзе міністр абароны ЗША Advanced Research Projects Agency (DARPA) абвясціла Шырокі Аб'ява агенцтва (БАД) вымагальніцтва прапановы па Tip-аснове Nanofabrication зрабіць нанопроводов, нанотрубок або квантавых кропак выкарыстаннем функционализированных сканавання парады зонда. Выраб падыход выкарыстаннем пазіцыйнай кіраваны DMS , верагодна, можа вырашаць задачы вызначаецца DARPA ў яго хадайніцтва.

 

 

Прапановы па канкрэтных праектах і бягучай работы

  • Першы сказ практычны працэс пабудовы mechanosynthetic падказцы, па Фрейтас , была пададзеная як папярэднюю заяўку на патэнт ў лютым 2004 года і поўны патэнт карыснасць, з дапамогай Zyvex ў лютым 2005 года - першы патэнт механосинтеза калі-небудзь заявы. Прачытана ранняй версіі патэнтавую заяўку тут ці тут . Працаздольнасці Фрейтас прапанаваны працэс »ужо атрымалі каштоўныя і вітаем крытыку з боку навуковай супольнасці, і Фрейтас мяркуе, што некаторыя версіі працэс можа быць досыць жыццяздольнай, каб служыць у якасці жыццёва важнага плацдарму для больш складаных DMS падыходаў.
  • У верасні 2007 года мы завяршылі буйны трохгадовы праект па вылічальнай прааналізаваць поўны набор з 65 Рэакцыя паслядоўнасці і 9 mechanosynthetic падказкі, якія могуць быць выкарыстаны для вырабу алмазаў, графен (напрыклад, вугляродныя нанатрубкі), і ўсе самі прылады, уключаючы ўсе неабходны інструмент падзарадкі рэакцый. Гэта першая апублікаваная праца выкласці поўны набор пазіцыйнай-кантраляванае алмазоидных патэнцыялу рэакцыі, з усімі праўдападобным непажаданых пабочных рэакцый аналізавалі з дапамогай добрага якасці неэмпирических (ДПФ) разлікаў квантавай хіміі. 7 верасня 2007 першы патэнт Супрацоўніцтва было пададзена на гэтыя інструменты і рэакцый, якія будуць пакладзены ў аснову нашай дарожнай карце распрацоўкі алмазаў механосинтеза ўздоўж прамы шлях, які ўключае ў сябе эксперыментальныя праверкі. Гэтыя досведы атрымалі $ 3M фінансавання , пачалі ў кастрычніку 2008 года, і будзе працаваць на працягу бліжэйшых 5 гадоў. У гэтай працы, зноў набытых сканавальны зондава абсталяванне будзе выкарыстоўвацца ў спробе пабудаваць першы падказкі DMS з дапамогай некалькіх прапанаваных намі рэакцыю паслядоўнасці DMS.
  • Бягучая праца: Наш бягучы спіс удзельнікаў і сумесных кароткае апісанне іх намаганні прыведзены тут . Нашы публікацыі і некаторыя знаходзяцца ў распрацоўцы, пералічаныя тут . Папярэднія нанофабрик дарожнай карты , якая канцэнтруецца на дасягненні механосинтеза дыямент і пазіцыйнай зборкі упершыню выкладзеныя ў ліпені 2005 года і накіроўвае ўсе нашы цяперашнія намаганні даследаванні. Наша дарожная карта пастаянна ўдасканальваецца і абнаўляецца па меры паступлення новай інфармацыі набытыя тэхнічныя кнігі па механосинтеза алмаз знаходзіцца на стадыі завяршэння, і фармальных даследаванняў DMS прапанова знаходзіцца ў стадыі падрыхтоўкі.
  • Першы механосинтеза Алмазны патэнт, выдадзены ў 2010 годзе: 30 сакавіка 2010 года, патэнт ЗША № 7687146 быў выдадзены Роберт А. Фрейтас малодшы на спосаб вырабу DCB6 вугляроду димера размяшчэння прылады. Гэта першы патэнт калі-небудзь выпушчаных для дыямента механосинтеза або пазіцыйнага механосинтеза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Published (Last edited): Jun 30 , source: http://www.molecularassembler.com/Nanofactory/

Пісьмовыя змест гэтай старонкі © 2006-11 Роберт А. Фрейтас малодшы і Ральф цьмянелі C.

Малюнак крэдытаў: нанофабрик, зборачнай лініі, пазіцыйныя Сходу - © Джон Берч, студыя Яшчарка Пажар . Ротары нанофабрик --designed/modeled па Форэст біскуп , 3D кінематаграфіі E-прастор ( Філіп Ван Nedervelde ), © Форэст біскуп , Усе правы абаронены. Вугляродных нанотрубок Gears - Аль Глобус, NASA / Ames Research Center. Микрофагоцитом - дызайнер Роберт Фрейтас , мастак Форэст біскуп , аўтарскае права Zyvex . Малекула Tooltip - © Форэст біскуп . Gears ў жыллё - . Nanorex UniversalJoint - дызайнеры К. Эрык Дрекслер і Ральф цьмянелі . Канвергентная Асамблеі, канвергентна Фабрыка - К. Эрык Дрекслер , Наносистемы (1992) . Цьмянелі Праектаванне - Ральф цьмянелі . Перыядычная табліца, даляр у атамах - Роберт А. Фрейтас малодшы . Аўтарскае права распаўсюджваецца на ўсіх малюнках.