Нанотехнология сделает возможным создание гигагерцовых компьютеров размером меньше кубического микрона (одна миллиардная кубического миллиметра); машины для ремонта живых клеток; бытовые универсальные производственные устройства и устройства для переработки отходов; дешевые средства колонизации космоса и многое, многое другое.
Вообще говоря, основная идея нанотехнологии состоит в том, что практически любую химически стабильную структуру, которую можно описать, на самом деле, можно и построить. Эта идея берет свое начало еще в хрестоматийной речи Ричарда Фейнмана в 1959 году ("Там внизу полно места"), но лишь после детального анализа, проведенного Эриком Дрекслером в начале восьмидесятых, молекулярная нанотехнология стала самостоятельной областью науки и превратилась в долгосрочный технический проект. Последние несколько лет ознаменовались бурным ростом интереса к этой области и ростом инвестиций в нанотехнологию.
Дрекслер предложил идею "ассемблера", устройства, обладающего субмикроскопическим механическим манипулятором, контролируемым компьютером. Ассемблер будет способен захватывать и точно позиционировать химически активные структуры с тем, чтобы детально контролировать место, где будет происходить химическая реакция. Такой универсальный подход делает возможным создание больших объектов с атомарной точностью через последовательность тщательно контролируемых химических реакций, создавая эти объекты молекула за молекулой. Ассемблеры смогут и создавать свои копии, то есть размножаться, если их на это запрограммировать.
Поскольку они смогут копировать себя, ассеблеры будут дешевыми. Это становится понятным, если вспомнить, что многие другие продукты молекулярных машин — дрова, сено, картофель — стоят совсем мало. Работая в больших группах, ассемблеры и специализированные наномашины смогут создавать любые объекты с небольшими затратами. Обеспечив точное размещение каждого атома, они будут производить надежные продукты с высокой точностью. Неиспользованные молекулы будут контролироваться столь же тщательно, что сделает производственный процесс практически безотходным.
Реалистичность подобного подхода может быть проиллюстрирована на примере рибосом. Рибосомы производят все белки используемые в любых живых организмах на этой планете. Типичная рибосома сравнительно невелика (несколько тысяч кубических нанометров), но способна построить практически любой белок, последовательно соединяя аминокислоты (составные части белков) в определенном порядке. Для этого у рибосомы есть возможность выборочно захватывать определенную аминокислоту (точнее, возможность выборочно захватывать определенную транспортную РНК, которая, в свою очередь, химически связывается определенным ферментом с необходимой аминокислотой), захватывать растущий полипептид и заставлять выбранную аминокислоту реагировать с окончанием полипептида, присоединяясь к нему.
Аналогично, ассемблер будет строить произвольную молекулярную структуру, следуя последовательности инструкций. Однако ассемблер обеспечит возможность трехмерного позиционирования и произвольной пространственной ориентации молекулярных компонентов (аналогов отдельных аминокислот), присоединяемых к растущей сложной молекулярной структуре (аналогу растущего полипептида). Вдобавок, ассемблер сможет формировать различные виды химических связей, а не один вид (пептидную связь), как рибосома.
Одним из следствий существования ассемблеров станет то, что они будет дешевыми. Поскольку ассемблер можно запрограммировать на строительство практически любой структуры, в частности, его можно запрограммировать на строительство другого ассемблера. Таким образом, возможны самовоспроизводящиеся ассемблеры, вследствие чего, их стоимость будет состоять, главным образом, из стоимости сырья и энергии, необходимых для их производства.
Основная сложность с нанотехнологией — это проблема создания первого ассемблера. Существует несколько многообещающих направлений. Одно из них заключается в улучшении сканирующего туннельного микроскопа или атомно-силового микроскопа и достижении позционной точности и силы захвата, необходимых для того, чтобы мы могли с достаточной точностью устанавливать атомы и молекулы в пространстве. В этом направлении достигнут определенный прогресс; еще в 1990 году на первых страницах газет сообщалось о логотипе IBM, выложенном на никелевой подложке из 35 точно размещенных атомов ксенона.
