Безграничное будущее: нанотехнологическая революция - [43]
Другим традиционным химическим инструментом стало программное обеспечение для автоматизированного проектирования. Первые образцы программного обеспечения, разработанного Джеем Пондером и Фредериком Ричардсом из Йельского университета, в конечном итоге привели к полуавтоматическим инструментам для проектирования молекул определенной формы и назначения. Благодаря этому, химики смогли легко создавать молекулы, которые самособирались в более крупные структуры, размером в несколько десятков нанометров.
Достижения в области программного обеспечения и химического синтеза позволили команде «U. Lill» решить задачу создания примитивной версии молекулярного ассемблера. Хотя они не могли построить ничего столь же сложного как нанокомпьютер, или столь же твердого как алмаз, но они и не стремились к этому. В их конструкции использовались скользящие молекулярные стержни для позиционирования молекулярного зажима, во многом подобного зажиму, применяемому в «U.Brob», используя окружающую жидкость для контроля за тем, какой инструмент попадает в зажим. Вместо электронного управления АСМ они использовали для контроля за состоянием стержней окружающую жидкость. В нейтральном растворе стержни будут сокращаться; в кислом растворе расширяться. То, как далеко они могли продвинуться, зависело от того, какие еще молекулы находились вокруг и попадали в специальные карманы, чтобы заблокировать движение.
Их примитивные ассемблеры создавали те же самые продукты, что и молекулярный манипулятор «U. Brob»; инструменты были похожи, да и скорость и точность были примерно одинаковыми. Однако было одно существенное преимущество: около 1 000 000 000 000 000 000 000 ассемблеров «U. Lill» могли поместиться в пространстве, занимаемом одним манипулятором «U. Brob». Поэтому они могли легко производить в 1 000 000 000 000 000 раз больше продукции при той же цене.
С первыми, примитивными ассемблерами, строительство было медленным, потому что каждый шаг требовал новых емкостей с жидкостью и нескольких секунд замачивания и ожидания, а изготовление простого продукта могло занять тысячи циклов. Тем не менее, команда «U. Lill» заработала много денег, лицензируя свою технологию для исследователей, пытающихся продавать продукты, которые они впервые получили на машине «U. Brob». Создав независимую компанию «Nanofabricators, Inc.», они посвятили свои исследования созданию более совершенных машин. Через несколько лет у них появились ассемблеры с несколькими захватами, каждый из которых был вооружен различными инструментами; вспышки цветного света переводили молекулы из одного состояния в другое (они копировали молекулы с пигментов сетчатки глаза); это новшество позволило менять инструменты и размеры стержня, не используя жидкость. Замачивание и ожидание ушли в прошлое, и вскоре они стали получать заготовки, которые смешивали с жидкостью и добавляли в чашки со специальными чистыми чипами, создавая на них плотные слои памяти, что позволило создать карманную библиотеку.
Именно тогда все начало быстро меняться. Полупроводниковая промышленность пошла по пути создания вакуумных трубок. Деньги и талант стали вкладываться в новые технологии. Инструменты молекулярной САПР стали лучше, ассемблеры упростили сборку того, что было спроектировано, а быстрое производство и тестирование сделали молекулярную инженерию такой же простой, как игра с программным обеспечением. Ассемблеры стали лучше, быстрее и дешевле. Исследователи использовали ассемблеры для создания нанокомпьютеров, а нанокомпьютеры — для управления лучшими, более быстрыми ассемблерами. Использование инструментов для построения лучших инструментов — древняя история. Через десять лет почти все уже могло быть сделано путем молекулярного производства.
Рисунок 7. ПУТИ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Будет ли развитие событий в последние дни перед прорывом таким, как только что описано? Конечно, нет: технические подходы будут отличаться. И американская академическая исследовательская среда, о которой рассказано в сценарии, может быть легко заменена академической, коммерческой, правительственной или военной исследовательской средой в любой из развитых стран.
Реалистичными кажутся требования, предъявляемые к необходимым усилиям, технологиям и времени появления нанотехнологии. А также описание основных возможностей различных устройств. Мы приближаемся к границе, за которой дальнейшее продвижение вперед станет легким и быстрым.
Глава 6
Работа с нанотехнологиями
В наше время термин «производство» подразумевает огромные, шумные машины, штампующие продукты и оставляющие после себя отходы. Отказ от производимой продукции не популярен и не практичен — почти все, что мы используем сегодня, изготовлено на фабриках. Если бы все продукты машинного производства внезапно исчезли, большинство людей в Соединенных Штатах оказались бы на улице, голыми и почти без всего. Расширение производства является целью почти всех стран на Земле.
Мы не можем отказаться от производства, но мы можем заменить сегодняшние технологии чем-то радикально другим. Молекулярное производство может помочь нам получить то, что мы, кажется, хотим: высококачественные продукты, сделанные по низкой цене, не причиняя при этом вред окружающей среде. В главе 12 будут описаны серьезные проблемы, вызванные неправильным применением нанотехнологий, но пока мы обсудим положительные стороны.
