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Nanosystèmes, Eric Drexler. Un résumé.


Nanosystems par Eric Drexler Bref résumé du livre
Nanosystèmes: machines, fabrication et calcul moléculaire
par Eric Drexler.
Titre original: Nanosystèmes: machines moléculaires, fabrication et calcul.

La fabrication moléculaire devrait être capable de développer des systèmes mécaniques nanométriques avec des performances incroyables. Ce livre explique comment, en utilisant la physique et la chimie comme base, ces nanosystèmes peuvent efficacement construire des produits de grande taille, dotés d'une précision atomique et d'une force diamantée, comprenant des ordinateurs très puissants (10 millions de MIPS par milliwatt) ainsi que des moteurs très puissants (un mégawatt par millimètre cube).

Première partie: principes physiques

Chapitre 2: Magnitudes classiques et lois d'échelle

De nombreuses propriétés nanométriques peuvent être prédites par la physique. L'électromagnétisme ne fonctionne pas, mais l'électrostatistique fonctionne très bien. Provoque plus de mou, mais pas trop. Le refroidissement des petits systèmes est facile. Les très petites choses bougent beaucoup plus vite.De nombreuses propriétés nanométriques peuvent être prédites par la physique. L'électromagnétisme ne fonctionne pas, mais l'électrostatistique fonctionne très bien. Les très petites choses bougent beaucoup plus vite.Chapitre 3: Surfaces énergétiques potentiellesLes réactions chimiques sont plus ou moins prévisibles. Les propriétés mécaniques peuvent être dérivées des propriétés de la liaison chimique Les surfaces sont collantes et molles.Chapitre 4: Dynamique moléculaireLes systèmes atomiques bougent et se déplacent. Différentes configurations / postures des systèmes ont des énergies différentes. Une configuration qui demande beaucoup d'énergie (par rapport au bruit thermique) peut former une barrière entre les états; entre les barrières (dans les puits potentiels), le système peut prendre n'importe quelle configuration et la probabilité de chacune peut être calculée.Chapitre 5: Incertitude de positionDes estimations peuvent être faites sur des éléments tels que des tiges à gaz, des ressorts et des pistons à l'échelle anodine, en tenant compte des effets combinés de la chimie quantique et du bruit thermique. Dans la plupart des cas, l'incertitude de position est une simple fonction de la température et de la rigidité.Chapitre 6: Transitions, erreurs et dommagesSi la hauteur des barrières entre les puits potentiels est connue, la probabilité de les franchir (c'est-à-dire de provoquer une réaction ou de faire une erreur) peut être calculée en fonction de la température et du temps. Les erreurs de positionnement peuvent être calculées. Les liaisons covalentes fortes ne se cassent généralement pas à température ambiante pendant la nuit. Dans un système bien conçu, les dommages les plus importants seront ceux causés par le rayonnement de fond - quelques pourcentages par an et par micron cube.Chapitre 7: Dissipation d'énergieIl existe de nombreuses façons de thermaliser l'énergie. Ceux-ci peuvent être calculés. Ils provoquent un décalage dans les roulements et autres composants mobiles, et l'énergie dissipée est généralement proportionnelle à la vitesse du système.Chapitre 8: MécanosynthèseLa mécanosynthèse présente de nombreux avantages par rapport à d'autres synthèses en phase solution et devrait avoir la même variété de produits.Vous pouvez appliquer un contrôle de position pour sélectionner entre des sites de réaction similaires et maintenir les molécules réactives isolées. Il existe pas mal de molécules réactives rigides qui servent à la mécanochimie de la phase de vide. Différentes réactions sont proposées qui forment des diamants.Deuxième partie: composants et systèmesChapitre 9: Composants structurels à l'échelle nanométriqueMême les petites barres et boîtiers diamantoïdes peuvent démontrer une rigidité utile et une surface bien définie. La forme et la taille peuvent être contrôlées avec un haut degré de précision en remplaçant les atomes, ce qui nous offre une énorme quantité de possibilités pour la conception de pièces.Chapitre 10: Interfaces mobiles et pièces mobilesLes pièces mobiles à l'échelle atomique présentent des bosses, mais le bruit thermique peut passer à travers ces bosses (barrières à faible énergie), impliquant un frottement statique nul à température normale. La friction dynamique reste un sujet débattu (chapitre 7). Les atomes peuvent agir comme de bonnes dents de course. Des modèles moléculaires sont démontrés pour des mécanismes comprenant une démarche planétaire. Des sujets tels que les cliquets, les surfaces de glissement inégales, les interfaces adhésives et d'autres structures utiles sont soulevés.Les pièces mobiles à l'échelle atomique présentent des bosses, mais le bruit thermique peut passer à travers ces bosses (barrières à faible énergie), impliquant un frottement statique nul à température normale. Des sujets tels que les cliquets, les surfaces de glissement inégales, les interfaces adhésives et d'autres structures utiles sont soulevés.Le chapitre traite des appareils de mesure, des systèmes harmoniques et toroïdaux, des fluides, des fermetures, des pompes, du refroidissement fractal (extraction de 105 W à partir de 1 cm3) et de l'électrostatique (densité de puissance de 1017 W / m3 à un rendement> 99%).Chapitre 12: Systèmes de calcul nanomécaniquesIl traite des portes logiques mécaniques, des registres, de la logique aléatoire, de la logique réversible et de la transmission de données à longue portée. Les calculs impliquent une viabilité de 106-verrouillage Processeurs 1 GHz (comparables à 2000 microprocesseurs) qui occupent <1 micron cube et utilisent 60 nW. (Il s'agit d'une limite inférieure et peut probablement être améliorée)Chapitre 13: Classification, traitement et assemblage (ou assembleurs) de moléculesDécrit la classification des rotors pour importer des molécules et purifier le flux d'entrée; convoyeurs; liens de sites; paramécanochimie des broyeurs moléculaires répétés (et production d'énergie); mécanismes de réunion conditionnelle; un bras de robot suffisamment rigide pour effectuer la mécanochimie à température ambiante avec une plage de 100 nm.Chapitre 14: Systèmes de fabrication moléculaire Tratatemas liés à des problèmes de conception d'usine sur la table: l'union de blocs à une échelle intermédiaire; le système de conception d'usine; le système de coquecoquille) et la distribution du produit des usines; redondance; calculs de productivité (capable d'atteindre votre poids en une heure). Ce sera bien meilleur à bien des égards que la fabrication conventionnelle et couvre également les concepts de langages qui décrivent les formes et les collectionneurs de design.Troisième partie: Stratégies de mise en œuvreChapitre 15: Génie macromoléculaireLes cellules mettent en œuvre de nombreux mécanismes: entretoises, entretoises, roulements, actionneurs / moteurs, etc. La conception de biopolymères est plus facile que le problème de repliement des protéines. La synthèse de solutions pourrait supposer le début de systèmes secs de nanotechnologie moléculaire. L'utilisation de microscopes à sonde à balayage (SPM) pour la fabrication et la projection d'images.Chapitre 16: Voies vers la fabrication moléculaireIl existe de nombreuses façons; vous pouvez utiliser les chaînes à l'envers pour trouver un itinéraire viable. Des actionneurs et manipulateurs simples sont décrits, ainsi que des manipulations moléculaires, des intermédiaires de phase de solution et des moyens de réduire le temps de développement.Annexe A: Problèmes de méthodologie en science théorique appliquée Même avec des données incomplètes, des chiffres fiables et utiles peuvent être obtenus pour faire des prédictions fiables.Annexe B: Recherche connexeDe nombreux domaines alimentent le domaine de la nanotechnologie moléculaire, mais peu de travaux spécifiques ont été réalisés jusqu'à présent.

Vidéo: 1. Intro to Nanotechnology, Nanoscale Transport Phenomena (Novembre 2020).