La nanotecnología molecular (NTM) es una tecnología basada en la capacidad de variar estructuras complejas, con especificaciones atómicas mediante la mecanosíntesis. Esto es distinto de nanomateriales. Basados en la visión de Richard Feynman de fábricas en miniatura que utilizan nanomáquinas para construir productos complejos (incluyendo adicionales nanomáquinas), esta forma adelantada de nanotecnología (o fabricación molecular) haría uso de mecanosíntesis posicionalmente-controlado y guiados por sistemas de máquinas moleculares. La NTM implicaría combinar los principios físicos demostrados por la química, otras nanotecnologías, y la maquinaria molecular de la vida con los principios de ingeniería de los sistemas encontrados en fábricas modernas a macroescala.
Introducción Mientras que la química convencional utiliza procesos inexactos para obtener resultados inexactos, y la biología explota procesos inexactos para obtener resultados definitivos, la nanotecnología molecular emplearía procesos definitivos originales para obtener resultados definitivos. El deseo en la nanotecnología molecular sería el de equilibrar las reacciones moleculares en ubicaciones y orientaciones posicionalmente controladas para obtener reacciones químicas deseadas, y luego para construir sistemas mediante el ensamblaje de los productos de estas reacciones.
Una hoja de ruta para el desarrollo de NTM es un objetivo de un proyecto de tecnología de base dirigido por Battelle (el gerente de varios laboratorios nacionales de Estados Unidos) y el Foresight Institute (Instituto de Prospectiva). El plan de trabajo fue originalmente programado para su terminación a finales del 2006, pero fue puesto en libertad en enero de 2008. La Colaboración de nanofábricas (del inglés Nanofactory Collaboration) es un esfuerzo continuo más centrado donde participan 23 investigadores de 10 organizaciones y 4 países diferentes que están desarrollando una agenda de investigación práctica dirigida específicamente a la mecanosíntesis del diamante posicionalmente-controlada y al desarrollo de nanofábricas del diamante. En agosto de 2005, un grupo de trabajo formado por más de 50 expertos internacionales de diversos campos, organizado por el Centro de Nanotecnología Responsable para estudiar las implicaciones sociales de la nanotecnología molecular.
Proyecciones de aplicaciones y capacidades
Materiales inteligentes y nanosensores Una aplicación propuesta de la NTM son los llamados materiales inteligentes. Este término se refiere a cualquier tipo de material diseñado y fabricado a escala nanométrica para una tarea específica. Abarca una amplia variedad de posibles aplicaciones comerciales. Un ejemplo sería material diseñado para responder de forma diferente a las diversas moléculas; esa capacidad podría llevar, por ejemplo, a las drogas artificiales que reconocen y hacen inertes a virus específicos. Otra es la idea de las estructuras de autosanación, las cuales reparan pequeñas fisuras en una superficie de forma natural, de la misma manera que lo hacen los neumáticos autosellantes o la piel humana.
Un nanosensor se parecería a un material inteligente, que involucra un pequeño componente dentro de una máquina más grande que reacciona a su entorno y al cambio de alguna manera fundamental e intencional. Un ejemplo muy simple: un fotosensor podría medir pasivamente la luz incidente y descargar su energía absorbida en forma de electricidad cuando la luz pasa por encima o por debajo de un umbral determinado, y hacer el envío de una señal a una máquina más grande. Tal sensor supuestamente tendría menor costo y consumiría menos energía que un sensor convencional y, sin embargo, cumple la misma función de forma útil en todas las aplicaciones - por ejemplo, encender las luces de un lote de estacionamiento cuando oscurece.
Replicando nanorrobots Nanofacturas con NTM es popularmente vinculada con la idea de enjambres coordinados de robots a nanoescala, que trabajan en conjunto; una propuesta de K. Eric Drexler en sus discusiones de NTM en 1986, pero reemplazada en 1992. En esta propuesta inicial, nanorrobots suficientemente capaces construirían más nanorrobots en un ambiente artificial que contiene bloques especiales de construcción molecular.
Los críticos han puesto en duda tanto la viabilidad de nanorrobots autorreplicantes como la factibilidad del control si es que los nanorrobots autorreplicantes podrían alcanzarse: citan la posibilidad de mutaciones que eliminen cualquier control y que favorezcan la reproducción de las variaciones patógenas mutantes. Los defensores abordan la primera duda al señalar que la primera máquina replicadora autónoma macroescala, hecha de bloques de Lego, fue construida y operada de forma experimental en 2002. Si bien hay ventajas sensoriales presentes en la macroescala en comparación con la limitada disponibles a escala nanométrica, las propuestas de sistemas de fabricación mecanosintética a nanoescala posicionalmente- controladas emplean un estima de información sobre las herramientas combinadas con el diseño fiable de secuencia de reacción para garantizar resultados fiables, por lo tanto, un sistema sensorial limitado no posee desventaja alguna. Consideraciones similares se aplican al ensamblaje posicional de pequeñas nanopartes. Los defensores abordan la segunda duda con el argumento de que las bacterias (por necesidad) evolucionaron a evolucionar, mientras que la mutación nanorrobot podría prevenirse de forma activa mediante técnicas comunes de corrección de errores. Ideas similares se recomiendan en las directrices de prospectiva sobre Nanotecnología Molecular, y un mapa del espacio de diseño replicador de 137 dimensiones publicaron recientemente por Freitas y Merkle, el cual proporciona numerosos métodos propuestos por el cual replicadores podrían, en principio, ser controlados de forma segura por el buen diseño.
Sin embargo, el concepto de mutación de supresión plantea la pregunta: ¿Cómo se puede diseñar la evolución para producirse a escala nanométrica, sin un proceso de mutación al azar y selección determinista? Los críticos argumentan que los defensores de la NTM no han proporcionado un sustituto de un proceso de evolución tal en este campo a escala nanométrica, donde se carece de los procesos de selección convencionales basados sensorialmente. Los límites del sensorio disponibles a nanoescala podrían hacer difícil o imposible aventar los éxitos de los fracasos. Sus defensores argumentan que la evolución del diseño debe ocurrir de manera determinista y estrictamente bajo control humano, utilizando el paradigma de la ingeniería convencional de modelado, diseño, prototipaje, pruebas, análisis y rediseño.
En cualquier caso, desde 1992, propuestas técnicas para la NTM no incluyen nanorrobots autorreplicantes, y directrices éticas recientes presentadas por los defensores de la NTM prohíben la autorreplicación sin restricciones.
Nanorrobots en la medicina Una de las aplicaciones más importantes de la NTM podría ser la nanorrobótica o la nanomedicina, un área trabajada por primera vez por Robert Freitas en numerosos libros y artículos. La capacidad de diseñar, construir y desplegar un gran número de nanorrobots médicos haría, como mínimo, posible la rápida eliminación de enfermedades y la recuperación fiable y relativamente sin dolor de un trauma físico. Los nanorrobots médicos también pueden hacer posible la corrección conveniente de defectos genéticos, y ayudar a asegurar una vida útil ampliada considerablemente. Incluso más polémico, los nanorrobots médicos podrían utilizarse para aumentar las capacidades humanas naturales.
Niebla de utilidad miniaturadeimagen|Esquema de un 100 micrómetro foglet Otra propuesta de aplicación de la nanotecnología molecular es la "niebla útil" https://web.archive.org/web/20061111094117/http://discuss.foresight.org/%7Ejosh/Ufog.html - en la que una nube de robots microscópicos conectados en la red (más simples que los ensambladores) cambiaría su forma y propiedades para formar objetos y herramientas macroscópicas por medio de comandos de software. En lugar de modificar las prácticas actuales de consumo de bienes materiales en diferentes formas, la niebla útil simplemente reemplazaría muchos objetos físicos.
Óptica de arreglos en fase Óptica de red en fase, otra propuesta de aplicación de la NTM (PAO del inglés Phased-array optics). Sin embargo, esto parece ser un problema que puede ser atacado por la tecnología de nanoescala ordinaria. La PAO utilizaría el principio de la tecnología milimétrica aplicado a longitudes de onda ópticas. Esto permitiría la duplicación virtual de cualquier tipo de efecto óptico. Los usuarios podrían solicitar hologramas, amaneceres y puestas de sol, o láseres flotantes como se les apetezca. Sistemas PAO se describieron en Nanotecnología de BC de Crandall: Especulaciones Moleculares de Abundancia Global en el artículo de Brian WOWK “Óptica de fases".
Impactos sociales potenciales
Beneficios Nanotecnología (o la nanotecnología molecular para referir más específicamente a los objetivos discutidos aquí) nos permitirá continuar las tendencias históricas de fabricación hasta los límites fundamentales impuestas por la ley física. Se le permitirá hacer extraordinarias y poderosas computadoras moleculares. Se le permitirá introducir materiales cincuenta veces más ligeros que el acero o aleación de aluminio, pero con la misma fuerza. Seremos capaces de hacer aviones, cohetes, coches o incluso sillas que, según los estándares de hoy en día, serían muy ligeros, fuertes, y baratos. Herramientas quirúrgicas moleculares, guiadas por computadoras moleculares e inyectadas en el torrente sanguíneo, capaces de encontrar y destruir las células cancerosas o bacterias invasoras, destapar las arterias, o proporcionar oxígeno cuando se altera la circulación.
La nanotecnología sustituirá toda nuestra base de fabricación con una nueva forma de hacer productos, radicalmente más precisa, radicalmente más barata, y radicalmente más flexible. El objetivo no es simplemente reemplazar los chips de computadora que hoy se hacen en las plantas, sino también reemplazar las líneas de montaje de automóviles, televisores, teléfonos, libros, instrumentos quirúrgicos, misiles, librerías, aviones, tractores, y todo lo demás. El objetivo es un cambio generalizado en la industria manufacturera, un cambio que le dejará prácticamente ningún producto sin tocar. El progreso económico y la preparación militar en el siglo 21 dependerán fundamentalmente de mantener una posición competitiva en la nanotecnología. A pesar de la situación actual, del desarrollo temprano de la nanotecnología y la nanotecnología molecular, mucha preocupación rodea al impacto anticipado de la NMT en la economíahttps://lifeboat.com/ex/corporate.cornucopia y en la ley. A pesar de los efectos, si se llegara a lograr la NTM, tendería a reducir la escasez de bienes manufacturados y a hacer muchos más bienes manufacturables. (como la alimentación y la salud)
La NTM puede hacer posibles las capacidades nanomédicas, con la habilidad de curar cualquier condición médica que no se ha curado por los avances en otras áreas. La buena salud sería común, y la mala salud de cualquier forma sería tan rara como la viruela y el escorbuto. Incluso la criónica sería factible, ya que el tejido crio-preservado podría ser totalmente reparado.
Riesgos