Segala jenis aktivitas manusia ditumbuhi mitos. Nanoteknologi, proyek ilmiah dan teknologi utama di zaman kita, tidak terkecuali. Apalagi di sini pembuatan mitos menyentuh hakikatnya. Kebanyakan orang, bahkan mereka yang tergabung dalam komunitas ilmiah, yakin bahwa nanoteknologi, pertama-tama, adalah manipulasi atom dan konstruksi objek dengan merakitnya dari atom. Ini adalah mitos utamanya.
Mitos ilmiah ada dua. Beberapa disebabkan oleh ketidaklengkapan pengetahuan kita tentang alam atau kurangnya informasi. Lainnya diciptakan dengan sengaja untuk tujuan tertentu. Dalam kasus nanoteknologi, kami memiliki opsi kedua. Berkat mitos ini dan konsekuensi yang mengikutinya, dimungkinkan untuk menarik perhatian mereka yang berkuasa dan secara dramatis mempercepat peluncuran proyek Nanoteknologi dengan peningkatan investasi autokatalitik. Intinya, itu sedikit curang, cukup bisa diterima oleh aturan permainan di level tertinggi. Mitos tersebut memainkan peran yang menguntungkan sebagai pemrakarsa proses dan dengan senang hati dilupakan ketika menyangkut teknologi itu sendiri.
Tetapi mitos memiliki sifat yang luar biasa: ketika mereka lahir, mereka mulai menjalani kehidupan mereka sendiri, sambil menunjukkan vitalitas dan umur panjang yang luar biasa. Mereka begitu kuat berakar di benak orang sehingga mempengaruhi persepsi realitas. Proses nanoteknologi nyata, baik proyek asing maupun Rusnano, pada dasarnya bertentangan dengan mitos tersebut, yang menciptakan kebingungan di kepala mereka (kebanyakan orang masih belum mengerti apa itu nanoteknologi), penolakan (ini bukan teknologi nano nyata!) Dan bahkan penolakan terhadap nanoteknologi Dengan demikian.
Selain mitos utama, sejarah nanoteknologi mengungkapkan kepada kita beberapa mitos yang menyertai yang menstimulasi berbagai kelompok populasi, menimbulkan harapan yang tidak berdasar pada sebagian orang dan kepanikan pada sebagian lainnya.
Mitos bapak pendiri
Rangkaian mitos yang paling tidak berbahaya adalah anggapan Richard Feynman, seorang ahli di bidang teori medan kuantum dan fisika partikel, sebagai bapak pendiri nanoteknologi. Mitos ini muncul pada tahun 1992 ketika nabi nanoteknologi, Eric Drexler, berpidato di depan komite Senat pada audiensi tentang "Teknologi Baru untuk Pembangunan Berkelanjutan." Untuk mendorong proyek nanoteknologi yang dia ciptakan, Drexler merujuk pada pernyataan peraih Nobel bidang fisika, otoritas yang tak tergoyahkan di mata para senator.
Sayangnya, Feynman meninggal dunia pada tahun 1988 dan karena itu tidak dapat mengkonfirmasi atau menyangkal pernyataan ini. Tetapi jika dia bisa mendengarnya, kemungkinan besar, dia akan tertawa riang. Dia bukan hanya seorang fisikawan yang luar biasa, tetapi juga seorang pelawak terkenal. Pantas saja buku otobiografinya bertuliskan: "Tentu saja Anda bercanda, Mr. Feynman!" Oleh karena itu, pidato terkenal Feynman pada makan malam Malam Tahun Baru American Physics Society di California Institute of Technology diterima. Menurut ingatan salah satu peserta pertemuan itu, fisikawan Amerika Paul Schlickt: “Reaksi penonton, secara keseluruhan, bisa disebut ceria. Sebagian besar mengira pembicara itu sedang bermain bodoh."
Video promosi:
Tetapi kata-kata: "Prinsip fisika yang kita tahu tidak melarang penciptaan benda" atom demi atom ". Manipulasi atom cukup nyata dan tidak melanggar hukum alam apapun,”kata mereka, ini fakta. Sisanya adalah spekulasi tentang miniaturisasi ditambah dengan prediksi futurologis. Seperempat abad kemudian, beberapa ide Feynman secara "kreatif" dikembangkan oleh Eric Drexler dan memunculkan mitos utama nanoteknologi. Lebih jauh, kita akan sering kembali ke pidato ini untuk mengingat apa yang sebenarnya dikatakan Feynman, dan pada saat yang sama menikmati kejelasan dan gambaran dari rumusan ilmuwan hebat itu.
Mitos Teknologi Tak Terbuang
Saat kami membuat sebuah objek atom demi atom, kami jelas menerapkan teknologi bebas limbah. Kata "jelas" digunakan di sini dalam arti yang paling primordial - ketika orang, terutama pejabat, melihat gambar yang menggambarkan proses manipulasi atom, mereka tidak melihat limbah, tidak ada pipa asap yang mencemari atmosfer, dan limbah industri yang mencemari badan air … Secara default, jelas bahwa menyeret atom yang hampir tidak berbobot beberapa nanometer membutuhkan sedikit energi. Secara umum, teknologi ideal untuk "pembangunan berkelanjutan" - sebuah konsep yang sangat populer di tahun 90-an abad lalu.
Pertanyaan tentang dari mana atom untuk perakitan berasal hampir tidak senonoh. Secara alami, dari gudang, dari mana mereka mungkin dikirim dengan mobil listrik ramah lingkungan. Mayoritas penduduk tidak tahu dari mana asalnya. Misalnya, bahan dari mana berbagai produk industri dibuat, yang kita konsumsi dalam jumlah yang meningkat. Hubungan produk ini dengan industri kimia tidak terlihat. Kimia sebagai ilmu itu membosankan dan tidak terlalu diperlukan, dan industri kimia, yang tentunya berbahaya bagi lingkungan, harus ditutup.
Antara lain, industri kimia, menurut mayoritas, merupakan pemborosan sumber daya alam, menggunakan minyak, gas, bijih, dan mineral untuk prosesnya. Dan untuk teknologi baru, seperti yang dibayangkan penganutnya, hanya atom yang dibutuhkan: di bagian gudang ini kami menyimpan atom emas, selanjutnya - atom besi, lalu atom natrium, atom klor … Secara umum, seluruh sistem periodik Mendeleev. Kami terpaksa mengecewakan para penulis gambaran yang sangat indah ini: atom itu sendiri, dengan pengecualian atom gas inert, hanya ada dalam ruang hampa. Dalam semua kondisi lain, mereka berinteraksi dengan jenisnya sendiri atau atom lain, dalam interaksi kimiawi dengan pembentukan senyawa kimia. Ini adalah hakikat segala sesuatu dan tidak ada yang bisa dilakukan untuk mengatasinya.
Setiap teknologi membutuhkan beberapa adaptasi, alat produksi, yang juga luput dari perhatian para pembela untuk merakit objek dari atom. Namun, terkadang sebaliknya, mereka menarik perhatian mereka dan mengguncang mereka hingga ke intinya. Memang, terowongan dan mikroskop daya adalah perangkat yang indah, bukti nyata dari kekuatan pikiran manusia. Dan secara umum, laboratorium di mana manipulasi atom adalah gambaran dari teknologi masa depan dalam semangat "Gelombang Ketiga" Alvin Toffler: yang disebut kamar bersih dengan AC dan pemurnian udara khusus, perangkat yang menghilangkan getaran sekecil apa pun, operator dengan pakaian khusus dengan gelar sarjana di saku.
Akankah semua ini juga dikumpulkan dari atom tanpa limbah? Termasuk pondasi, dinding dan atap? Kami percaya bahwa bahkan penganut teknologi yang paling bersemangat sekalipun tidak akan berani menjawab pertanyaan ini dengan tegas.
Manusia suatu saat akan menciptakan teknologi yang bebas limbah dan ramah lingkungan, tetapi mereka akan didasarkan pada prinsip yang berbeda atau pada teknik yang berbeda secara fundamental.
Mitos mesin nano
Sebenarnya, awalnya tentang teknik yang berbeda. Gagasan bahwa perlu memiliki manipulator berukuran tepat untuk mendesain pada skala nano sudah jelas. Inilah cara Richard Feynman melihat penerapan gagasan ini:
“Misalkan saya membuat satu set sepuluh lengan manipulator, diperkecil empat kali, dan menghubungkannya dengan kabel ke tuas kontrol asli, sehingga lengan-lengan ini secara bersamaan dan akurat mengikuti gerakan saya. Kemudian saya akan membuat ulang satu set sepuluh seperempat ukuran lengan. Secara alami, sepuluh manipulator pertama akan menghasilkan 10x10 = 100 manipulator, namun dikurangi dengan faktor 16 …
Tidak ada yang menghalangi kami untuk melanjutkan proses ini dan menciptakan mesin kecil sebanyak yang kami inginkan, karena produksi ini tidak memiliki batasan terkait penempatan mesin dan konsumsi materialnya … Jelas bahwa ini segera menghilangkan masalah biaya material. Pada prinsipnya, kami dapat mengatur jutaan pabrik miniatur yang identik, tempat mesin kecil akan terus menerus mengebor lubang, menempelkan bagian, dll."
Pendekatan ini adalah implementasi langsung dari ide membuat perangkat miniatur. Ini, meskipun dengan banyak batasan, bekerja di tingkat mikro, sebagaimana dibuktikan oleh apa yang disebut perangkat mikroelektromekanis. Mereka digunakan dalam sistem untuk memasang kantung udara di dalam mobil jika terjadi kecelakaan, pada printer laser dan inkjet, pada sensor tekanan, pada AC domestik dan indikator ketinggian bahan bakar di tangki bensin, pada alat pacu jantung dan pada tuas kendali untuk konsol game. Melihatnya di bawah mikroskop, kita akan melihat roda gigi dan poros, silinder dan piston, pegas dan katup, cermin dan sirkuit mikro yang kita kenal.
Tapi objek nano memiliki properti yang berbeda dari objek makro dan mikro. Jika kita menemukan cara untuk mengurangi ukuran transistor secara proporsional dari arus 45-65 nm menjadi 10 nm, maka mereka tidak akan bekerja, karena elektron akan mulai menerobos melalui lapisan isolator. Dan kabel penghubung akan menipis menjadi rantai atom, yang akan mengalirkan arus secara berbeda dari sampel masif, dan akan mulai menyebar ke samping karena gerakan termal atau, sebaliknya, berkumpul di tumpukan, melupakan tugas menjaga kontak listrik.
Hal yang sama berlaku untuk sifat mekanik. Saat ukurannya mengecil, rasio luas permukaan terhadap volume meningkat, dan semakin besar permukaan, semakin besar gesekannya. Objek nano benar-benar menempel pada objek nano lain atau ke permukaan, yang bagi mereka, karena ukurannya yang kecil, tampak halus. Ini adalah sifat yang berguna untuk tokek yang berjalan dengan mudah di dinding vertikal, tetapi sangat merugikan perangkat apa pun yang perlu dinaiki atau meluncur di permukaan horizontal. Untuk memindahkannya dari tempatnya, Anda harus menghabiskan energi yang tidak proporsional.
Di sisi lain, inersia kecil, gerakan berhenti dengan cepat. Tidaklah sulit untuk membuat nanopendulum - untuk menempelkan partikel emas dengan diameter beberapa nanometer ke tabung nano karbon dengan diameter 1 nm dan panjang 100 nm dan menggantungnya dari pelat silikon. Tetapi pendulum ini, jika Anda mengayunkannya di udara, akan segera berhenti, karena bahkan udara pun merupakan penghalang yang signifikan untuknya.
Nanoobjects, seperti yang mereka katakan, memiliki angin kencang, dan umumnya mudah untuk menyesatkan mereka. Banyak, mungkin, mengamati gerakan Brown di mikroskop - lemparan acak partikel padat kecil ke dalam air. Albert Einstein pada tahun 1905 menjelaskan alasan fenomena ini: molekul air, yang berada dalam gerakan termal konstan, menghantam permukaan partikel, dan gaya benturan yang tidak terkompensasi dari berbagai sisi menyebabkan partikel memperoleh momentum dalam satu arah atau lainnya. Jika sebuah partikel berukuran 1 μm merasakan kekuatan tumbukan molekul kecil dan mengubah arah gerakan, maka apa yang dapat kita katakan tentang partikel 10 nm, yang beratnya satu juta kali lebih kecil dan yang rasio beratnya terhadap luas permukaan adalah 100 kali lebih kecil.
Namun demikian, dalam literatur ilmiah dan sains populer, terutama dalam publikasi media, deskripsi nanocopy dari berbagai bagian mekanis, roda gigi, kunci inggris, roda, as, dan bahkan kotak roda gigi terus ditemukan. Diasumsikan bahwa mereka akan digunakan untuk membuat model kerja mesin nano dan perangkat lain. Jangan mengambil karya-karya ini dengan keseriusan yang tidak semestinya, mengutuk, bertanya-tanya atau mengagumi. "Saya pribadi yakin bahwa kami fisikawan dapat memecahkan masalah seperti itu hanya untuk kesenangan atau kesenangan," kata Richard Feynman. Fisikawan bercanda …
Faktanya, mereka sepenuhnya menyadari fakta bahwa untuk membuat perangkat nanomekanis atau nanoelektromekanis, perlu menggunakan pendekatan desain yang berbeda dari makro dan mikroanalog. Dan di sini, sebagai permulaan, Anda bahkan tidak perlu menemukan apa pun, karena selama miliaran tahun evolusi, alam telah menciptakan begitu banyak mesin molekuler yang berbeda sehingga sepuluh tahun tidak akan cukup bagi kita semua untuk memahami, menyalin, menyesuaikan dengan kebutuhan kita dan mencoba meningkatkan sesuatu.
Contoh paling terkenal dari motor molekuler alami adalah motor flagela bakteri. Mesin biologis lainnya menyediakan kontraksi otot, detak jantung, pengangkutan nutrisi, dan pengangkutan ion melintasi membran sel. Efisiensi mesin molekuler yang mengubah energi kimia menjadi pekerjaan mekanis dalam banyak kasus mendekati 100%. Pada saat yang sama, mereka sangat ekonomis, misalnya, kurang dari 1% sumber energi sel dihabiskan untuk pengoperasian motor listrik yang memastikan pergerakan bakteri.
Bagi saya, pendekatan biomimetik yang dijelaskan (dari kata Latin "bios" - kehidupan dan "mimetis" - imitasi) adalah cara paling realistis untuk menciptakan perangkat nanomekanis dan salah satu bidang di mana kolaborasi fisikawan dan ahli biologi di bidang nanoteknologi dapat membawa hasil yang nyata.
Mitos nanorobot
Misalkan kita telah membuat sketsa dari sebuah nanodevice di atas kertas atau di layar komputer. Bagaimana cara mengumpulkannya, dan sebaiknya tidak dalam satu salinan? Anda dapat, mengikuti Feynman, membuat "mesin kecil yang akan terus menerus mengebor lubang, menempelkan bagian, dll." dan manipulator miniatur untuk merakit produk jadi. Manipulator ini harus dikendalikan oleh seseorang, yaitu harus memiliki semacam peralatan makroskopik, atau setidaknya bertindak sesuai dengan program yang diberikan oleh seseorang. Selain itu, perlu juga untuk mengamati seluruh proses, misalnya, menggunakan mikroskop elektron, yang juga memiliki dimensi makro.
Sebuah ide alternatif dikemukakan pada tahun 1986 oleh insinyur Amerika Eric Drexler dalam buku terlaris futurologis "Mesin Penciptaan". Setelah dewasa, seperti semua orang di generasinya, dalam buku Isaac Asimov, ia mengusulkan untuk menggunakan mesin mekanis dengan ukuran yang sesuai (100-200 nm) - robot nano untuk produksi perangkat nano. Bukan lagi soal mengebor dan meninju, robot-robot ini harus merakit perangkat langsung dari atom, jadi mereka disebut assembler - assembler. Tetapi pendekatannya tetap murni mekanis: assembler dilengkapi dengan manipulator yang panjangnya beberapa puluh nanometer, motor untuk menggerakkan manipulator dan robot itu sendiri, termasuk gearbox dan transmisi yang disebutkan sebelumnya, serta sumber daya otonom. Ternyata nanorobot harus terdiri dari beberapa puluh ribu bagian,dan setiap detail terdiri dari satu atau dua ratus atom.
Masalah dalam memvisualisasikan atom dan molekul entah bagaimana menghilang tanpa disadari, tampak sangat wajar bahwa robot nano yang beroperasi dengan objek dengan ukuran yang sebanding "melihat" mereka seperti seseorang melihat paku dan palu yang dengannya dia menancapkan paku ini ke dinding.
Unit terpenting dari nanobot adalah, tentu saja, komputer terpasang, yang mengontrol pengoperasian semua mekanisme, menentukan atom atau molekul mana yang harus ditangkap oleh manipulator dan di mana meletakkannya di perangkat masa depan. Dimensi linier komputer ini seharusnya tidak melebihi 40-50 nm - ini persis ukuran satu transistor yang dicapai oleh teknologi industri zaman kita, 25 tahun setelah Drexler menulis bukunya "Mesin Penciptaan".
Tapi Drexler juga mengarahkan bukunya ke masa depan, ke masa depan yang jauh. Pada saat penulisan ini, para ilmuwan belum mengkonfirmasi bahkan kemungkinan mendasar dari manipulasi atom individu, belum lagi perakitan setidaknya beberapa struktur darinya. Ini terjadi hanya empat tahun kemudian. Perangkat yang digunakan untuk pertama kalinya dan masih digunakan sampai sekarang - mikroskop terowongan - memiliki dimensi yang cukup nyata, puluhan sentimeter di setiap dimensinya, dan dikendalikan oleh seseorang menggunakan komputer yang kuat dengan miliaran transistor.
Ide mimpi robot nano merakit bahan dan perangkat dari atom individu begitu indah dan memikat sehingga penemuan ini hanya membuatnya meyakinkan. Kurang dari beberapa tahun kemudian, para senator Amerika Serikat, jurnalis yang jauh dari sains, mempercayainya, dan atas saran mereka - publik dan, cukup mengherankan, penulis sendiri, yang terus mempertahankannya bahkan ketika secara jelas dijelaskan kepadanya bahwa gagasan itu pada prinsipnya tidak dapat direalisasikan … Ada banyak argumen yang menentang perangkat mekanis semacam itu, kami hanya akan mengutip yang paling sederhana yang dikemukakan oleh Richard Smalley: manipulator yang "menangkap" atom akan terhubung dengannya selamanya karena interaksi kimiawi. Smalley adalah seorang peraih Nobel dalam bidang kimia, yang pasti demikian.
Tapi idenya terus menjalani kehidupannya sendiri dan bertahan hingga hari ini, menjadi terasa lebih rumit dan dilengkapi dengan berbagai aplikasi.
Mitos robot nano medis
Mitos yang paling populer adalah bahwa ada jutaan robot nano yang akan berkeliaran di tubuh kita, mendiagnosis keadaan berbagai sel dan jaringan, memperbaiki kerusakan dengan nanoscalpel, membedah dan membongkar sel kanker, membangun jaringan tulang dengan menyusun atom, mengikis plak kolesterol dengan nanoscoop, dan di otak secara selektif memutuskan sinapsis yang bertanggung jawab atas ingatan yang tidak menyenangkan. Dan juga melaporkan pekerjaan yang telah dilakukan dengan mengirimkan pesan seperti: “Alex ke Eustace. Kerusakan yang terungkap pada katup mitral. Kerusakan itu dieliminasi. " Yang terakhir inilah yang menyebabkan perhatian publik yang serius, karena inilah pengungkapan informasi pribadi - pesan nanorobot dapat diterima dan diuraikan tidak hanya oleh dokter, tetapi juga oleh pihak luar. Kekhawatiran ini menegaskanbahwa dalam segala hal orang percaya tanpa syarat. Seperti pada robot-robot-nano, dalam "debu pintar", yang akan menembus ke dalam apartemen kita, mengawasi kita, menguping percakapan kita dan, sekali lagi, mengirimkan materi video dan audio yang diterima melalui pemancar-nano dengan nanoantenna. Atau menjadi robot nano pembunuh yang menghantam manusia dan teknologi dengan skala nano, bahkan mungkin yang nuklir.
Hal yang paling menakjubkan adalah hampir semua yang dijelaskan dapat dibuat (dan sesuatu telah dibuat). Dan sistem diagnostik invasif yang melaporkan keadaan tubuh, dan obat-obatan yang bekerja pada sel tertentu, dan sistem yang membersihkan pembuluh kita dari plak aterosklerotik, dan pertumbuhan tulang, dan penghapusan memori, dan sistem pelacakan jarak jauh yang tak terlihat, dan "debu pintar".
Namun, semua sistem saat ini dan masa depan tidak dan tidak akan ada hubungannya dengan robot nano mekanis dalam semangat Drexler, dengan pengecualian ukuran. Mereka akan diciptakan bersama oleh fisikawan, ahli kimia dan ahli biologi, ilmuwan yang bekerja di bidang ilmu sintetik yang disebut nanoteknologi.
Mitos metode fisik sintesis zat
Dalam kuliahnya, Richard Feynman tanpa disadari mengkhianati rahasia impian abadi fisikawan:
“Dan akhirnya, berpikir ke arah ini (kemungkinan memanipulasi atom. - GE), kita sampai pada masalah sintesis kimia. Kimiawan akan mendatangi kita, fisikawan, dengan perintah khusus: "Dengar, Sobat, maukah kamu membuat molekul dengan distribusi atom ini dan itu?" Kimiawan sendiri menggunakan operasi dan teknik yang kompleks dan bahkan misterius untuk mempersiapkan molekul. Biasanya untuk mensintesis molekul yang dituju, mereka harus mencampur, mengocok dan mengolah berbagai zat dalam waktu yang agak lama. Segera setelah fisikawan membuat perangkat yang mampu beroperasi dengan atom individu, semua aktivitas ini menjadi tidak diperlukan … Kimiawan akan memesan sintesis, dan fisikawan hanya akan "meletakkan" atom dalam urutan yang benar."
Kimiawan tidak mensintesis molekul; kimiawan mendapatkan suatu zat. Zat, produksi dan transformasinya adalah subjek kimia, hingga hari ini misterius bagi fisikawan.
Molekul adalah sekumpulan atom, tidak hanya tersusun dalam urutan yang benar, tetapi juga dihubungkan oleh ikatan kimia. Cairan transparan, di mana ada satu atom oksigen untuk dua atom hidrogen, bisa berupa air, atau bisa juga campuran hidrogen cair dan oksigen (perhatian: jangan bercampur di rumah!).
Misalkan kita entah bagaimana berhasil mengumpulkan sekelompok delapan atom - dua atom karbon dan enam atom hidrogen. Bagi fisikawan, gugusan ini mungkin adalah molekul etana C2H6, tetapi seorang ahli kimia akan menunjukkan setidaknya dua kemungkinan lagi untuk menggabungkan atom.
Misalkan kita ingin mendapatkan etana dengan merakit dari atom. Bagaimana saya bisa melakukan itu? Dari mana Anda memulai: memindahkan dua atom karbon, atau menempelkan atom hidrogen ke atom karbon? Sebuah pertanyaan yang rumit, termasuk bagi penulisnya. Masalahnya adalah sejauh ini para ilmuwan telah belajar memanipulasi atom, pertama, berat, dan kedua, tidak terlalu reaktif. Struktur yang cukup kompleks dirakit dari xenon, emas, atom besi. Bagaimana menangani atom hidrogen, karbon, nitrogen dan oksigen yang ringan dan sangat aktif tidak sepenuhnya jelas. Jadi dengan perakitan atom protein dan asam nukleat, yang oleh beberapa penulis disebut sebagai materi yang secara praktis terpecahkan, harus menunggu.
Ada satu lagi keadaan yang secara signifikan membatasi prospek metode sintesis "fisik". Seperti yang telah disebutkan, ahli kimia tidak mensintesis molekul, tetapi mendapatkan suatu zat. Zat tersebut terdiri dari sejumlah besar molekul. 1 ml air mengandung ~ 3x1022 molekul air. Mari kita ambil objek yang lebih familiar untuk nanoteknologi - emas. Sebuah kubus emas berukuran 1 cm3 mengandung ~ 6x1022 atom emas. Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menyusun atom kubus seperti itu?
Sampai saat ini, bekerja pada gaya atom atau mikroskop terowongan itu sama dengan seni, bukan tanpa alasan membutuhkan pendidikan yang khusus dan sangat baik. Pekerjaan manual: kaitkan atom, seret ke tempat yang tepat, evaluasi hasil antara. Kira-kira secepat batu bata. Agar tidak menakut-nakuti pembaca dengan angka-angka yang tidak terpikirkan, anggaplah kita telah menemukan cara untuk memekanisasi dan mengintensifkan proses dan dapat menumpuk satu juta atom per detik. Dalam hal ini, kita akan menghabiskan dua miliar tahun untuk menyusun kubus berukuran 1 cm3, kira-kira sama dengan yang dibutuhkan alam untuk menciptakan seluruh dunia kehidupan dan diri kita sendiri sebagai mahkota evolusi melalui coba-coba.
Itulah mengapa Feynman berbicara tentang jutaan "pabrik", tanpa menilai, bagaimanapun, kemungkinan produktivitas mereka. Itulah sebabnya bahkan jutaan robot nano yang berlarian di dalam diri kita tidak akan menyelesaikan masalah, karena kita tidak akan memiliki cukup hidup untuk menunggu hasil kerja keras mereka. Itulah sebabnya Richard Smalley mendesak Eric Drexler untuk mengecualikan penyebutan "mesin kreasi" dari berbicara di depan umum, agar tidak menyesatkan publik dengan omong kosong anti-ilmiah ini.
Jadi, dapatkah kita mengakhiri metode memperoleh zat, bahan, dan perangkat ini? Tidak, tidak sama sekali.
Pertama, teknik yang sama dapat digunakan untuk memanipulasi blok bangunan yang jauh lebih besar, seperti tabung nano karbon, daripada atom. Ini menghilangkan masalah atom ringan dan atom reaktif, dan produktivitas secara otomatis akan meningkat dua hingga tiga kali lipat. Ini, tentu saja, masih terlalu sedikit untuk teknologi yang sebenarnya, tetapi dengan metode ini, para ilmuwan sudah menghasilkan salinan tunggal dari perangkat nano paling sederhana di laboratorium.
Kedua, banyak situasi dapat dibayangkan ketika pengenalan atom, nanopartikel, atau bahkan hanya dampak fisik dari ujung mikroskop terowongan memulai proses pengorganisasian diri, transformasi fisik atau kimia dalam medium. Misalnya - reaksi berantai polimerisasi dalam film tipis bahan organik, perubahan struktur kristal zat anorganik atau konformasi biopolimer di sekitar titik tumbukan tertentu. Pemindaian permukaan presisi tinggi dan eksposur berulang akan memungkinkan untuk membuat objek diperpanjang yang ditandai dengan struktur nano biasa.
Dan terakhir, metode ini dapat digunakan untuk mendapatkan sampel - template unik untuk diperbanyak lebih lanjut dengan metode lain. Katakanlah segi enam terbuat dari atom logam atau molekul tunggal. Tetapi bagaimana cara menggandakan satu molekul? Mustahil, katamu, ini semacam fantasi yang tidak ilmiah. Lalu kenapa? Alam tahu betul cara membuat banyak salinan yang benar-benar identik dari masing-masing molekul dan seluruh organisme. Ini biasa disebut kloning. Bahkan orang yang jauh dari sains, tetapi yang telah mengunjungi laboratorium diagnostik medis modern setidaknya sekali, telah mendengar tentang reaksi berantai polimerase. Reaksi ini memungkinkan Anda menggandakan satu fragmen molekul DNA, diekstraksi dari bahan biologis atau disintesis secara artifisial dengan cara kimiawi. Untuk melakukan ini, para ilmuwan menggunakan "mesin molekuler" yang dibuat oleh alam - protein dan enzim. Mengapa kita tidak dapat membuat mesin serupa untuk mengkloning molekul selain oligonukleotida?
Saya berani memparafrasekan Richard Feynman sedikit: “Prinsip kimia yang kita ketahui tidak melarang kloning molekul tunggal. "Reproduksi" molekul menurut sampel cukup nyata dan tidak melanggar hukum alam."
Mitos goo abu-abu
Pertimbangan dasar dari produktivitas robot-nano yang sangat rendah (dalam hal massa), secara alami, tidak dilewatkan oleh Eric Drekeler. Ada masalah lain dalam dunia "mesin kreasi" yang tidak kami diskusikan secara rinci karena kurangnya ruang. Misalnya quality control, menguasai keluarnya produk baru dan sumber bahan baku, dimana dan bagaimana atom muncul di "gudang". Untuk mengatasi masalah ini, Drexler memperkenalkan dua jenis perangkat lagi ke dalam konsepnya.
Yang pertama adalah disassembler, antipoda kolektor. Pembongkar, khususnya, harus mempelajari struktur objek baru, menuliskan struktur atomnya ke dalam memori komputer nano. Bukan perangkat, tapi impian ahli kimia! Terlepas dari semua kemajuan dalam teknologi penelitian modern, kita tidak "melihat" semua atom, misalnya, dalam protein. Struktur molekul yang tepat dapat dibuat hanya jika ia, bersama dengan jutaan molekul serupa lainnya, membentuk kristal. Kemudian, dengan menggunakan metode analisis struktur sinar-X, kita dapat menentukan dengan tepat, hingga seperseribu nanometer, lokasi semua atom di ruang angkasa. Ini adalah prosedur yang memakan waktu dan melelahkan yang membutuhkan peralatan besar dan mahal.
Jenis perangkat kedua adalah pencipta, atau pengganda. Tugas utama mereka adalah produksi kolektor in-line dan perakitan replikator serupa, yaitu reproduksi. Seperti yang dipahami oleh penciptanya, replikator adalah perangkat yang jauh lebih kompleks daripada perakit sederhana; replikator harus terdiri dari ratusan juta atom (dua kali lipat lebih kecil daripada di molekul DNA) dan, karenanya, memiliki ukuran sekitar 1000 nm. Jika durasi replikasi mereka diukur dalam menit, kemudian, mengalikan secara eksponensial, mereka akan membuat triliunan replikator per hari, mereka akan menghasilkan kuadrili perakit khusus yang akan mulai merakit objek makro, rumah, atau roket.
Sangat mudah untuk membayangkan situasi ketika fungsi sistem akan masuk ke mode produksi demi produksi, akumulasi alat produksi yang tidak terkendali - robot-nano itu sendiri, ketika semua aktivitas mereka direduksi menjadi peningkatan populasi mereka sendiri. Begitulah huru-hara mesin di era nanoteknologi. Untuk konstruksinya sendiri, robot nano hanya dapat memperoleh atom dari lingkungan, sehingga pembongkar akan mulai membongkar segala sesuatu yang berada di bawah manipulator ulet atom menjadi atom. Akibatnya, setelah beberapa waktu, semua materi dan, yang paling menyinggung bagi kita, biomassa akan berubah menjadi sekumpulan robot nano, menjadi "lendir abu-abu", seperti sebutan kiasan Eric Drexler.
Setiap teknologi baru menghasilkan skenario akhir dunia yang tak terelakkan, karena implementasi dan distribusinya. Mitos goo abu-abu hanya secara historis skenario pertama yang terkait dengan nanoteknologi. Tapi dia sangat imajinatif, itulah sebabnya jurnalis dan pembuat film sangat mencintainya.
Untungnya, skenario seperti itu tidak mungkin terjadi. Jika, terlepas dari semua hal di atas, Anda masih percaya pada kemungkinan merakit sesuatu yang penting dari atom, pertimbangkan dua keadaan. Pertama, replikator yang dijelaskan oleh Drexler tidak memiliki kerumitan untuk membuat perangkat serupa. Seratus juta atom tidak cukup bahkan untuk membuat komputer yang mengontrol proses perakitan, bahkan untuk memori. Jika kita mengasumsikan tidak mungkin tercapai - bahwa setiap atom membawa satu bit informasi, maka volume memori ini akan menjadi 12,5 megabyte, dan ini terlalu kecil. Kedua, replikator akan mengalami masalah bahan baku. Komposisi unsur perangkat elektromekanis pada dasarnya berbeda dari komposisi benda-benda lingkungan dan, pertama-tama, dari biomassa. Menemukan, mengekstraksi, dan mengirimkan atom dari elemen yang diperlukan, yang membutuhkan investasi waktu dan energi yang besar,- itulah yang akan menentukan laju reproduksi. Jika Anda memproyeksikan situasinya pada ukuran makro, maka ini sama dengan merakit mesin dari bahan yang harus ditemukan, ditambang, dan kemudian dikirim dari berbagai planet di tata surya. Kurangnya sumber daya penting membatasi penyebaran populasi yang tidak terkendali, jauh lebih beradaptasi dan sempurna daripada robot nano mitos.
Kesimpulan
Daftar mitos terus berlanjut. Mitos nanoteknologi sebagai lokomotif perekonomian layak dijadikan artikel tersendiri. Sebelumnya dalam artikel "Nanoteknologi sebagai ide nasional" (lihat "Kimia dan Kehidupan", 2008, N3), kami mencoba menghilangkan mitos bahwa Inisiatif Nanoteknologi Nasional AS adalah proyek teknologi murni.
Sejarah kanonik nanoteknologi juga merupakan mitos, peristiwa utamanya adalah penemuan mikroskop elektron penerowongan. Yang terakhir ini mudah dijelaskan. "Sejarah ditulis oleh para pemenang," dan proyek global yang disebut "Nanoteknologi", sebagian besar mendefinisikan wajah (dan pendanaan) sains modern, telah merambah fisikawan. Untuk itu kami semua, peneliti yang bekerja di bidang ini dan bidang terkait, mengungkapkan rasa terima kasih kami yang tiada habisnya kepada fisikawan.
Mitos telah memainkan peran positif, telah membangkitkan antusiasme dan menarik perhatian elit politik dan ekonomi, serta publik, ke nanoteknologi. Namun, pada tahap implementasi praktis dari nanoteknologi, inilah saatnya untuk melupakan mitos-mitos tersebut dan berhenti mengulanginya dari artikel ke artikel, dari buku ke buku. Bagaimanapun, mitos menghalangi perkembangan, menetapkan tempat tujuan dan tujuan yang salah, menimbulkan kesalahpahaman dan ketakutan. Dan akhirnya, perlu ditulis sejarah baru nanoteknologi - ilmu baru abad ke-21, bidang ilmu alam yang menyatukan fisika, kimia, dan biologi.
G. V. Erlikh, Doktor Ilmu Kimia
