Qualquer tipo de atividade humana está repleta de mitos. A nanotecnologia, principal projeto científico e tecnológico do nosso tempo, não é exceção. Além disso, aqui a criação de mitos atinge a própria essência. A maioria das pessoas, mesmo aquelas pertencentes à comunidade científica, estão convencidas de que a nanotecnologia é, antes de tudo, a manipulação de átomos e a construção de objetos por meio da montagem deles a partir de átomos. Este é o mito principal.
Os mitos científicos são duplos. Alguns são gerados pela incompletude de nosso conhecimento da natureza ou pela falta de informação. Outros são criados deliberadamente para um propósito específico. No caso da nanotecnologia, temos uma segunda opção. Graças a este mito e às consequências que daí decorrem, foi possível atrair a atenção dos governantes e acelerar drasticamente o lançamento do projeto Nanotecnologia com um aumento autocatalítico do investimento. Em essência, era uma pequena trapaça, bastante aceitável pelas regras do jogo no nível mais alto. O mito desempenhou seu papel benéfico como iniciador do processo e foi felizmente esquecido quando se tratou da própria tecnologia.
Mas os mitos têm uma propriedade incrível: quando nascem, começam a viver suas próprias vidas, ao mesmo tempo que demonstram vitalidade e longevidade incríveis. Eles estão tão firmemente enraizados nas mentes das pessoas que afetam a percepção da realidade. Processos nanotecnológicos reais, tanto projetos estrangeiros quanto de Rusnano, contradizem fundamentalmente o mito, que cria confusão em suas cabeças (a maioria das pessoas ainda não entendem o que é nanotecnologia), rejeição (essas não são nanotecnologias reais!) E até mesmo negação da nanotecnologia assim sendo.
Além do mito principal, a história da nanotecnologia nos revela vários mitos que os acompanham, que estimulam diferentes grupos da população, suscitando esperanças infundadas em alguns e pânico em outros.
O mito do pai fundador
O mais inócuo da série de mitos é a descrição de Richard Feynman, um especialista no campo da teoria quântica de campos e física de partículas, como o pai fundador da nanotecnologia. Esse mito surgiu em 1992, quando o profeta da nanotecnologia, Eric Drexler, se dirigiu a um comitê do Senado em uma audiência sobre "Novas tecnologias para o desenvolvimento sustentável". Para levar adiante o projeto de nanotecnologia que inventou, Drexler se referiu à declaração do Prêmio Nobel de Física, uma autoridade inabalável aos olhos dos senadores.
Infelizmente, Feynman faleceu em 1988 e, portanto, não pôde confirmar nem negar esta declaração. Mas se ele pudesse ouvir, então, provavelmente, ele riria alegremente. Ele não era apenas um físico notável, mas também um curinga famoso. Não admira que seu livro autobiográfico tivesse o título: "Claro que você está brincando, Sr. Feynman!" Conseqüentemente, o celebrado discurso de Feynman no jantar de véspera de Ano Novo da American Physics Society no California Institute of Technology foi recebido. Segundo as recordações de um dos participantes desse encontro, o físico americano Paul Schlickt: “A reação do público, de uma forma geral, pode ser considerada alegre. A maioria pensou que o orador estava bancando o idiota."
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Mas as palavras: "Os princípios da física que conhecemos não proíbem a criação de objetos" átomo por átomo ". A manipulação de átomos é bastante real e não viola nenhuma lei da natureza”, disseram, isso é um fato. O resto foi especulação sobre miniaturização associada a previsões futurológicas. Um quarto de século depois, algumas das ideias de Feynman foram desenvolvidas “criativamente” por Eric Drexler e deram origem aos principais mitos da nanotecnologia. Além disso, muitas vezes voltaremos a esse discurso para lembrar o que Feynman realmente disse e, ao mesmo tempo, para desfrutar da clareza e da imagem das formulações do grande cientista.
O mito da tecnologia sem resíduos
Quando criamos um objeto átomo por átomo, obviamente estamos aplicando tecnologia sem resíduos. A palavra "obviamente" é usada aqui no sentido mais primordial - quando as pessoas, principalmente funcionários, olham para fotos retratando o processo de manipulação de átomos, elas não veem nenhum resíduo, cachimbos que poluem a atmosfera e efluentes industriais que poluem corpos d'água … Por padrão, está claro que arrastar um átomo quase sem peso com alguns nanômetros de distância requer uma pequena quantidade de energia. Em geral, a tecnologia ideal para o “desenvolvimento sustentável” - conceito que foi extremamente popular na década de 90 do século passado.
A questão de onde vêm os átomos para a montagem é quase indecente. Naturalmente, desde o armazém, de onde provavelmente são entregues em carros elétricos ecológicos. A esmagadora maioria da população não tem ideia de onde vem. Por exemplo, os materiais com os quais vários produtos industriais são feitos, que consumimos em quantidades crescentes. A conexão desses produtos com a indústria química não é visível. A química como ciência é enfadonha e pouco necessária, e a indústria química, certamente prejudicial ao meio ambiente, deve ser fechada.
Entre outras coisas, a indústria química, na opinião da maioria, é um desperdício predatório de recursos naturais, utilizando petróleo, gás, minérios e minerais em seus processos. E para a nova tecnologia, como imaginam seus adeptos, apenas átomos são necessários: nesta seção do armazém armazenamos átomos de ouro, na próxima - átomos de ferro, depois átomos de sódio, átomos de cloro … Em geral, toda a tabela periódica de Mendeleev. Somos forçados a desapontar os autores deste quadro idílico: os próprios átomos, com exceção dos átomos dos gases inertes, existem apenas no vácuo. Em todas as outras condições, eles interagem com seus próprios tipos ou outros átomos, em interação química com a formação de compostos químicos. Essa é a natureza das coisas e nada pode ser feito a respeito.
Qualquer tecnologia requer algumas adaptações, meios de produção, que também escapam à atenção dos apologistas da montagem de objetos a partir de átomos. No entanto, às vezes ao contrário, eles atraem sua atenção e os abalam profundamente. Na verdade, microscópios de túnel e de potência são belos dispositivos, uma evidência visível do poder da mente humana. E, em geral, os laboratórios em que a manipulação de átomos é uma imagem de tecnologias futuras no espírito da "Terceira Onda" de Alvin Toffler: as chamadas salas limpas com ar condicionado e purificação especial do ar, dispositivos que excluem a menor vibração, um operador em roupas especiais com diploma universitário em bolso.
Será que tudo isso também será coletado dos átomos sem resíduos? Incluindo fundações, paredes e telhados? Acreditamos que mesmo os adeptos mais fervorosos desta tecnologia não ousarão responder a esta pergunta afirmativamente.
A humanidade algum dia criará tecnologias sem resíduos e ambientalmente corretas, mas elas serão baseadas em princípios diferentes ou em uma técnica fundamentalmente diferente.
O mito da nanomáquina
Na verdade, inicialmente tratava-se de uma técnica diferente. A ideia de que é necessário ter um manipulador de tamanho adequado para projetar em nanoescala é óbvia. É assim que Richard Feynman viu a implementação dessa ideia:
“Suponha que eu tenha feito um conjunto de dez braços manipuladores, reduzido quatro vezes e conectado com fios às alavancas de controle originais, de modo que esses braços repetam meus movimentos simultânea e precisamente. Então, vou reconstruir um conjunto de dez braços do tamanho de um quarto. Naturalmente, os dez primeiros manipuladores produzirão 10x10 = 100 manipuladores, porém, reduzidos por um fator de 16 …
Nada impede que continuemos este processo e criemos tantas minúsculas quantas quisermos, visto que esta produção não tem restrições quanto à colocação das máquinas e ao seu consumo de materiais … É claro que isso elimina de imediato o problema do custo dos materiais. Em princípio, poderíamos organizar milhões de fábricas em miniatura idênticas, onde minúsculas máquinas fariam furos continuamente, estamparia peças, etc."
Essa abordagem é uma implementação direta da ideia de criar dispositivos em miniatura. Ele, embora com muitas restrições, atua no nível micro, conforme evidenciado pelos chamados dispositivos microeletromecânicos. Eles são usados em sistemas de disparo de airbags em carros em caso de acidentes, em impressoras a laser e jato de tinta, em sensores de pressão, em condicionadores de ar domésticos e em indicadores de nível de combustível em tanques de gasolina, em marcapassos e em joysticks para consoles de videogame. Olhando para eles ao microscópio, veremos as engrenagens e eixos, cilindros e pistões, molas e válvulas, espelhos e microcircuitos que nos são familiares.
Mas os nanoobjetos têm propriedades diferentes daquelas dos macro e microobjetos. Se encontrarmos uma maneira de reduzir proporcionalmente o tamanho dos transistores da corrente de 45-65 nm para 10 nm, eles simplesmente não funcionarão, porque os elétrons começarão a se tunelar através da camada isolante. E os fios de conexão ficarão mais finos a uma cadeia de átomos, que conduzirão a corrente de forma diferente das amostras massivas, e começarão a se espalhar para os lados devido ao movimento térmico ou, inversamente, se acumularão, esquecendo-se da tarefa de manter o contato elétrico.
O mesmo se aplica às propriedades mecânicas. À medida que o tamanho diminui, a relação entre a área da superfície e o volume aumenta e, quanto maior a superfície, maior o atrito. Os nanobjetos literalmente grudam em outros nanoobjetos ou em superfícies, que para eles, devido à sua pequenez, parecem lisas. Esta é uma característica útil para uma lagartixa que anda facilmente em uma parede vertical, mas extremamente prejudicial a qualquer dispositivo que precise andar ou deslizar em uma superfície horizontal. Para simplesmente movê-lo de seu lugar, você terá que gastar uma quantidade desproporcional de energia.
Por outro lado, a inércia é pequena, o movimento para rapidamente. Não é difícil fazer um nanopêndulo - anexar uma partícula de ouro com alguns nanômetros de diâmetro a um nanotubo de carbono de 1 nm de diâmetro e 100 nm de comprimento e suspendê-lo em uma placa de silício. Mas esse pêndulo, se você girá-lo no ar, parará quase imediatamente, porque até o ar é um obstáculo significativo para ele.
Os nanoobjetos, como se costuma dizer, têm um vento forte e geralmente é fácil enganá-los. Muitos, provavelmente, observaram o movimento browniano em um microscópio - lançamento aleatório de uma pequena partícula sólida na água. Albert Einstein, já em 1905, explicava o motivo desse fenômeno: as moléculas de água, que estão em constante movimento térmico, atingem a superfície da partícula, e a força descompensada dos impactos de diferentes lados faz com que a partícula adquira impulso em uma direção ou outra. Se uma partícula de 1 mícron de tamanho detecta a força dos impactos de pequenas moléculas e muda a direção do movimento, o que podemos dizer sobre uma partícula de 10 nm, que pesa um milhão de vezes menos e para a qual a proporção do peso pela área de superfície é 100 vezes menor.
No entanto, na literatura científica e científica popular, especialmente em publicações na mídia, as descrições de nanocópias de várias peças mecânicas, engrenagens, chaves, rodas, eixos e até caixas de câmbio são constantemente encontradas. Presume-se que eles serão usados para criar modelos funcionais de nanomáquinas e outros dispositivos. Não leve essas obras com seriedade indevida, condenando, questionando ou admirando. “Estou pessoalmente convencido de que nós, físicos, podemos resolver esses problemas apenas por diversão ou diversão”, disse Richard Feynman. Brincadeira de físicos …
Na verdade, eles estão plenamente cientes do fato de que, para criar dispositivos nanomecânicos ou nanoeletromecânicos, é necessário usar abordagens de design diferentes de macro e microanálogos. E aqui, para começar, você nem precisa inventar nada, porque ao longo de bilhões de anos de evolução, a natureza criou tantas máquinas moleculares diferentes que dez anos não serão suficientes para todos nós entendermos, copiarmos, adaptá-las às nossas necessidades e tentar melhorar algo.
O exemplo mais famoso de motor molecular natural é o chamado motor bacteriano flagelar. Outras máquinas biológicas fornecem contração muscular, batimento cardíaco, transporte de nutrientes e transporte de íons através da membrana celular. A eficiência das máquinas moleculares na conversão de energia química em trabalho mecânico é, em muitos casos, próxima de 100%. Ao mesmo tempo, são extremamente econômicos, por exemplo, menos de 1% dos recursos energéticos da célula são gastos no funcionamento de motores elétricos que garantem a movimentação de bactérias.
Parece-me que a abordagem biomimética descrita (das palavras latinas "bios" - vida e "mimetis" - imitação) é a maneira mais realista de criar dispositivos nanomecânicos e uma daquelas áreas onde a colaboração de físicos e biólogos no campo da nanotecnologia pode trazer resultados tangíveis.
O mito do nanorrobô
Suponha que tenhamos criado um esboço de um nanodispositivo no papel ou na tela de um computador. Como coletar, e de preferência não em uma cópia? Você pode, seguindo Feynman, criar "minúsculas máquinas que continuamente fazem furos, estampam peças, etc." e manipuladores em miniatura para montar o produto acabado. Esses manipuladores devem ser controlados por uma pessoa, ou seja, devem possuir algum tipo de equipamento macroscópico, ou pelo menos agir de acordo com um programa dado por uma pessoa. Além disso, é necessário observar de alguma forma todo o processo, por exemplo, por meio de um microscópio eletrônico, que também possui macrodimensões.
Uma ideia alternativa foi apresentada em 1986 pelo engenheiro americano Eric Drexler no best-seller futurológico "Machines of Creation". Tendo crescido, como todas as pessoas de sua geração, nos livros de Isaac Asimov, ele propôs o uso de máquinas mecânicas de tamanhos apropriados (100-200 nm) - nanorrobôs para a produção de nanodispositivos. Não se tratava mais de furar e puncionar, esses robôs tinham que montar um dispositivo diretamente dos átomos, por isso foram chamados de montadores - montadores. Mas a abordagem permaneceu puramente mecânica: a montadora estava equipada com manipuladores com várias dezenas de nanômetros de comprimento, um motor para movimentar os manipuladores e o próprio robô, incluindo as caixas de engrenagens e transmissões mencionadas anteriormente, bem como uma fonte de energia autônoma. Descobriu-se que o nanorrobô deveria consistir em várias dezenas de milhares de partes,e cada detalhe é composto de cem ou duzentos átomos.
O problema de visualizar átomos e moléculas de alguma forma desapareceu imperceptivelmente, parecia bastante natural que um nanorrobô operando com objetos de tamanho comparável os “enxergasse” como uma pessoa vê um prego e um martelo com o qual martela esse prego na parede.
A unidade mais importante do nanobot era, claro, o computador de bordo, que controlava o funcionamento de todos os mecanismos, determinava qual átomo ou molécula deveria ser capturada pelo manipulador e onde colocá-los no futuro dispositivo. As dimensões lineares deste computador não deveriam ter ultrapassado 40-50 nm - este é exatamente o tamanho de um transistor alcançado pela tecnologia industrial de nosso tempo, 25 anos depois de Drexler ter escrito seu livro "Creation Machines".
Mas Drexler também dirigiu seu livro ao futuro, ao futuro distante. No momento em que este artigo foi escrito, os cientistas ainda não haviam confirmado nem mesmo a possibilidade fundamental de manipular átomos individuais, sem falar na montagem de pelo menos algumas estruturas a partir deles. Isso aconteceu apenas quatro anos depois. O dispositivo que foi usado para isso pela primeira vez e ainda hoje é usado - um microscópio de túnel - tem dimensões bastante tangíveis, dezenas de centímetros em cada dimensão, e é controlado por uma pessoa usando um poderoso computador com bilhões de transistores.
A ideia onírica de nanorrobôs reunindo materiais e dispositivos de átomos individuais era tão bela e atraente que essa descoberta apenas a tornou convincente. Menos de alguns anos depois, os senadores dos Estados Unidos, jornalistas que estavam longe da ciência, acreditaram nela e por sugestão deles - o público e, surpreendentemente, o próprio autor, que continuou a defendê-la mesmo quando lhe foi explicado de forma inteligível que a ideia era irrealizável em princípio … Existem muitos argumentos contra tais dispositivos mecânicos, citaremos apenas o mais simples apresentado por Richard Smalley: um manipulador que "capturou" um átomo se conectará a ele para sempre devido à interação química. Smalley foi laureado com o Nobel de química, o que deve ter sido o caso.
Mas a ideia continuou a viver sua própria vida e sobreviveu até hoje, tornando-se visivelmente mais complicada e complementada com várias aplicações.
O mito dos nanorrobôs médicos
O mito mais popular é que há milhões de nanorrobôs que rondam nossos corpos, diagnosticam o estado de várias células e tecidos, reparam quebras com um nanoescalelo, dissecam e desmontam células cancerosas, acumulam tecido ósseo reunindo átomos, raspam as placas de colesterol com um nanoscoop e no cérebro rompe seletivamente as sinapses responsáveis por memórias desagradáveis. E também relatar o trabalho realizado, transmitindo mensagens como: “Alex para Eustace. Danos revelados na válvula mitral. A quebra foi eliminada. " É este último que causa séria preocupação pública, pois se trata da divulgação de informações privadas - a mensagem do nanorrobô pode ser recebida e decifrada não apenas por um médico, mas também por estranhos. Esta preocupação confirmaque em tudo o mais as pessoas acreditam incondicionalmente. Como nos nanorrobôs-espiões, no "pó inteligente", que vai penetrar em nossos apartamentos, nos observar, escutar nossas conversas e, novamente, transmitir os materiais de áudio e vídeo recebidos por meio de um nanotransmissor com uma nanoantena. Ou em nanobots assassinos que atingem as pessoas e a tecnologia com nanoscapes, talvez até mesmo nucleares.
O mais incrível é que quase tudo descrito pode ser criado (e algo já foi criado). E sistemas de diagnóstico invasivos que relatam sobre o estado do corpo e drogas que agem em certas células e sistemas que limpam nossos vasos de placas ateroscleróticas e crescimento ósseo e apagamento de memórias e sistemas de rastreamento remoto invisíveis e "poeira inteligente".
No entanto, todos esses sistemas do presente e do futuro não têm e não terão nada a ver com os nanorrobôs mecânicos no espírito de Drexler, com exceção do tamanho. Eles serão criados em conjunto por físicos, químicos e biólogos, cientistas que atuam no campo da ciência sintética chamada nanotecnologia.
O mito do método físico de sintetizar substâncias
Em sua palestra, Richard Feynman sem querer traiu o sonho eterno secreto dos físicos:
“E, finalmente, pensando nessa direção (a possibilidade de manipular átomos. - GE), chegamos aos problemas da síntese química. Os químicos virão até nós, físicos, com ordens específicas: "Ouça, amigo, você não vai fazer uma molécula com tal e tal distribuição de átomos?" Os próprios químicos usam operações e técnicas complexas e até misteriosas para preparar moléculas. Normalmente, para sintetizar a molécula pretendida, eles precisam misturar, agitar e processar várias substâncias por um longo tempo. Assim que os físicos criarem um dispositivo capaz de operar com átomos individuais, toda essa atividade se tornará desnecessária … Os químicos solicitarão a síntese, e os físicos simplesmente "colocarão" os átomos na ordem certa ".
Os químicos não sintetizam uma molécula; os químicos obtêm uma substância. A substância, sua produção e transformação é um assunto da química, até hoje misterioso para os físicos.
Uma molécula é um grupo de átomos, não apenas arranjados na ordem certa, mas também conectados por ligações químicas. Um líquido transparente, no qual há um átomo de oxigênio para dois átomos de hidrogênio, pode ser água ou pode ser uma mistura de hidrogênio líquido e oxigênio (atenção: não misture em casa!).
Suponha que de alguma forma conseguíssemos juntar um grupo de oito átomos - dois átomos de carbono e seis átomos de hidrogênio. Para um físico, esse cacho provavelmente será uma molécula de etano C2H6, mas um químico apontará pelo menos mais duas possibilidades de combinação de átomos.
Suponha que queremos obter etano por meio da montagem de átomos. Como eu posso fazer isso? Por onde você começa: mover dois átomos de carbono ou anexar um átomo de hidrogênio a um átomo de carbono? Uma pergunta complicada, inclusive para o autor. O problema é que os cientistas aprenderam até agora a manipular átomos, em primeiro lugar, pesados e, em segundo lugar, não muito reativos. Estruturas bastante complexas são montadas a partir de átomos de xenônio, ouro e ferro. Como lidar com os átomos leves e extremamente ativos de hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio não está totalmente claro. Assim, com a montagem atômica de proteínas e ácidos nucléicos, que alguns autores falam de uma questão praticamente resolvida, terá que esperar.
Há mais uma circunstância que limita significativamente as perspectivas do método "físico" de síntese. Como já mencionado, os químicos não sintetizam uma molécula, mas obtêm uma substância. A substância consiste em um grande número de moléculas. 1 ml de água contém ~ 3x1022 moléculas de água. Vamos pegar um objeto mais familiar para a nanotecnologia - ouro. Um cubo de ouro de 1 cm3 contém ~ 6x1022 átomos de ouro. Quanto tempo leva para montar esse cubo de átomos?
Até hoje, trabalhar em um microscópio de força atômica ou túnel é semelhante à arte, não é sem razão que requer uma educação especial e muito boa. Trabalho manual: enganche o átomo, arraste-o para o lugar certo, avalie o resultado intermediário. Aproximadamente tão rápido quanto uma alvenaria. Para não assustar o leitor com números inconcebíveis, suponha que encontramos uma maneira de mecanizar e intensificar o processo de alguma forma e pode empilhar um milhão de átomos por segundo. Nesse caso, gastaremos dois bilhões de anos para montar um cubo de 1 cm3, quase o mesmo que levou a natureza para criar o mundo vivo inteiro e nós mesmos como a coroa da evolução por tentativa e erro.
É por isso que Feynman falou dos milhões de "fábricas", sem avaliar, no entanto, sua possível produtividade. É por isso que mesmo um milhão de nanorrobôs correndo dentro de nós não resolverá o problema, porque não teremos vida suficiente para esperar o resultado de seu trabalho. É por isso que Richard Smalley exortou Eric Drexler a excluir qualquer menção a "máquinas de criação" de falar em público, para não enganar o público com esse absurdo anticientífico.
Então, podemos acabar com esse método de obtenção de substâncias, materiais e dispositivos? Não, de forma alguma.
Primeiro, a mesma técnica pode ser usada para manipular blocos de construção substancialmente maiores, como nanotubos de carbono, em vez de átomos. Isso elimina o problema de átomos leves e reativos, e a produtividade aumentará automaticamente em duas a três ordens de magnitude. Isso, é claro, ainda é pouco para uma tecnologia real, mas com esse método os cientistas já estão produzindo cópias únicas dos nanodispositivos mais simples em laboratórios.
Em segundo lugar, muitas situações podem ser imaginadas quando a introdução de um átomo, nanopartícula, ou mesmo apenas o impacto físico da ponta de um microscópio de túnel inicia o processo de auto-organização, transformações físicas ou químicas no meio. Por exemplo - uma reação em cadeia de polimerização em uma fina película de matéria orgânica, alterações na estrutura cristalina de uma substância inorgânica ou a conformação de um biopolímero em certa vizinhança do ponto de impacto. A varredura de superfície de alta precisão e a exposição repetida possibilitarão a criação de objetos estendidos caracterizados por uma nanoestrutura regular.
E, finalmente, este método pode ser usado para obter amostras únicas - modelos para propagação posterior por outros métodos. Digamos um hexágono feito de átomos de metal ou uma única molécula. Mas como multiplicar uma única molécula? Impossível, você diz, isso é algum tipo de fantasia não científica. Porquê então? A natureza sabe perfeitamente como criar cópias múltiplas e absolutamente idênticas de moléculas individuais e organismos inteiros. Isso é comumente chamado de clonagem. Mesmo pessoas que estão longe da ciência, mas que visitaram um moderno laboratório de diagnóstico médico pelo menos uma vez, ouviram falar da reação em cadeia da polimerase. Esta reação permite multiplicar um único fragmento da molécula de DNA, extraído de material biológico ou sintetizado artificialmente por meios químicos. Para fazer isso, os cientistas usam "máquinas moleculares" criadas pela natureza - proteínas e enzimas. Por que não podemos fazer máquinas semelhantes para clonar moléculas diferentes de oligonucleotídeos?
Atrevo-me a parafrasear um pouco Richard Feynman: “Os princípios da química que conhecemos não proíbem a clonagem de moléculas isoladas. A "reprodução" de moléculas de acordo com uma amostra é bastante real e não viola nenhuma lei da natureza."
O mito da gosma cinza
A consideração elementar da produtividade extremamente baixa (em termos de massa) dos nanorrobôs, naturalmente, não passou por Eric Drekeler. Havia outros problemas no mundo das "máquinas de criação" que nós, por falta de espaço, não discutimos em detalhes. Por exemplo, controle de qualidade, dominando o lançamento de novos produtos e fontes de matéria-prima, onde e como os átomos aparecem no “warehouse”. Para resolver esses problemas, Drexler introduziu mais dois tipos de dispositivos no conceito.
O primeiro são os desmontadores, o oposto dos coletores. O desmontador, em particular, deve estudar a estrutura de um novo objeto, escrevendo sua estrutura atômica na memória do nanocomputador. Não é um dispositivo, mas um sonho de químico! Apesar de todos os avanços na tecnologia de pesquisa moderna, não "vemos" todos os átomos, por exemplo, em uma proteína. Só é possível estabelecer a estrutura exata de uma molécula se ela, junto com milhões de outras moléculas semelhantes, formar um cristal. Então, usando o método de análise estrutural de raios-X, podemos determinar com exatidão, até milésimos de nanômetro, a localização de todos os átomos no espaço. Este é um procedimento demorado e trabalhoso que requer equipamentos volumosos e caros.
O segundo tipo de dispositivo é o criador ou replicador. Suas principais tarefas são a produção em linha de coletores e a montagem de replicadores semelhantes, ou seja, a reprodução. Conforme concebidos por seu criador, os replicadores são dispositivos muito mais complexos do que simples montadores; eles devem consistir em centenas de milhões de átomos (duas ordens de magnitude menor do que em uma molécula de DNA) e, portanto, ter um tamanho de cerca de 1000 nm. Se a duração de sua replicação for medida em minutos, então, multiplicando-se exponencialmente, eles criarão trilhões de replicadores por dia, eles produzirão quatrilhões de montadores especializados que começarão a montar macro objetos, casas ou foguetes.
É fácil imaginar uma situação em que o funcionamento do sistema entrará em modo de produção em prol da produção, a acumulação desenfreada dos meios de produção - os próprios nanorrobôs, quando toda a sua atividade for reduzida a um aumento em sua própria população. Essa é a revolta das máquinas na era da nanotecnologia. Para sua própria construção, os nanorrobôs só podem obter átomos do ambiente, então os desmanteladores começarão a desmontar em átomos tudo o que cair sob seus tenazes manipuladores. Como resultado, depois de algum tempo, tudo importa e, o que é mais ofensivo para nós, a biomassa se transformará em um monte de nanorrobôs, em "lodo cinza", como Eric Drexler figurativamente chamou.
Cada nova tecnologia gera cenários do inevitável fim do mundo, devido à sua implantação e distribuição. O mito da gosma cinza é apenas historicamente o primeiro cenário associado à nanotecnologia. Mas ele é muito criativo, e é por isso que jornalistas e cineastas o amam tanto.
Felizmente, tal cenário não é possível. Se, apesar de tudo o que foi dito acima, você ainda acredita na possibilidade de reunir algo essencial a partir de átomos, considere duas circunstâncias. Em primeiro lugar, os replicadores descritos por Drexler não têm complexidade para criar dispositivos semelhantes. Cem milhões de átomos não bastam nem mesmo para criar um computador que controle o processo de montagem, mesmo para a memória. Se assumirmos o inatingível - que cada átomo carrega um bit de informação, o volume dessa memória será de 12,5 megabytes, e isso é muito pouco. Em segundo lugar, os replicadores terão problemas de matéria-prima. A composição elementar dos dispositivos eletromecânicos é fundamentalmente diferente da composição dos objetos ambientais e, em primeiro lugar, da biomassa. Encontrar, extrair e entregar átomos dos elementos necessários, que exigem um grande investimento de tempo e energia,- é isso que vai determinar a taxa de reprodução. Se você projetar a situação em um tamanho macro, então isso é o mesmo que montar uma máquina a partir de materiais que devem ser encontrados, extraídos e, em seguida, entregues de vários planetas do sistema solar. A falta de recursos vitais limita a disseminação desenfreada de qualquer população, muito mais adaptada e perfeita do que os míticos nanorrobôs.
Conclusão
A lista de mitos continua. O mito da nanotecnologia como locomotiva da economia merece um artigo à parte. No início do artigo "Nanotecnologia como uma ideia nacional" (ver "Química e Vida", 2008, N3), tentamos dissipar o mito de que a US National Nanotechnology Initiative é um projeto puramente tecnológico.
A história canônica da nanotecnologia também é um mito, cujo evento-chave é a invenção do microscópio eletrônico de tunelamento. O último é fácil de explicar. “A história é escrita pelos vencedores”, e o projeto global chamado “Nanotecnologia”, em grande medida definindo a face (e o financiamento) da ciência moderna, penetrou os físicos. Pelo que todos nós, pesquisadores que trabalham neste e em campos relacionados, expressamos nossa infinita gratidão aos físicos.
Os mitos desempenharam um papel positivo, geraram entusiasmo e atraíram a atenção da elite política e econômica, assim como do público, para a nanotecnologia. Porém, na fase de implementação prática da nanotecnologia, é hora de esquecer esses mitos e parar de repeti-los de artigo em artigo, de livro em livro. Afinal, os mitos atrapalham o desenvolvimento, estabelecem marcos e objetivos errados, dão origem a mal-entendidos e medos. E, finalmente, é necessário escrever uma nova história da nanotecnologia - uma nova ciência do século 21, um campo das ciências naturais que une física, química e biologia.
G. V. Erlikh, Doutor em Ciências Químicas
