底部仍有足够的空间

演讲在美国物理学会1959年题为“底部有足够的空间”,理查德·费曼认为巨大的可能性来自工作在分子和原子的世界。他梦到超薄电脑,汽车运行在显微镜下,医疗机器在我们的身体。

现在这些梦想变成现实。2017年,我们有了第一次世界Nanocar种族在图卢兹,法国。来自世界各地的六支球队操纵nanometre-size汽车运行在一个金属表面扫描隧道显微镜。nanocar是比一般的车,小20亿倍的大小区别一粒稻米和地球。费曼只有想象的汽车比正常小4000倍。然而,几乎没有nanocars像汽车的由他们自己的汽车。还有很多需要改进的地方。

纳米技术的下一步是开发纳米级对象到功能材料。为此,我们需要nanoarchitectonics——提出的一个概念Masakazu Aono在筑波国际会议上,日本在2000年。nanoarchitectonics指纪律(nic)在纳米尺度的建筑。目标是建筑师精确的结构材料,旨在让高水平的性能,从纳米级单位,如原子、分子和纳米材料。这是一个nanoscale-version建造建筑或机器制造业。

对于这个大挑战,很多科技领域的贡献是必要的

几个研究领域已经开发出初始形式的自下而上的结构,分子自组装的组件产生的功能材料。通过分子自组装结构的形成和特定的分子识别过程目前在超分子化学的一个热门话题。在生物化学领域,DNA折纸技术使我们能够制造设计良好的结构通过互补碱基对sequence-defined DNA链。这些方法都是基于简单的分子之间的相互作用有限的组件。与这些传统方法,nanoarchitectonics旨在普遍建筑师材料结构包括更加复杂(通常是不对称和层次)图案从多个组件除了众所周知的自组装及相关策略。

对于这个大挑战,来自许多学科如纳米技术,超分子化学、材料科学和生物技术是必要的。不同的科学之间的连接技术将是关键。原子和分子操纵、有机化学反应、自组装和自我组织,纳米和微制造、材料工艺和bio-related技术只是一些可用的工具——他们已经开始被合并。

例如,特定站点的化学反应已经通过操纵分子纳米技术流程,使用纳米尖端分子进入一个理想的位置发生反应。生物分子的层次结构组装汽车与其他材料,如聚合物层组装导致成功energy-piece生产从一个质子梯度。的规定atom-assembling电极结构在一个微小的差距产生了类人脑设备输出如记忆、遗忘和学习。这些原子操作的设备甚至被检查实验空间;他们的高阻空间辐射是指设备在未来的外星任务可能是有用的。

从生物Nanoarchitectonics也可以学到很多。一个细胞实际上是一个功能的工厂。在活细胞中,单元分子自发地构建高度功能系统与复杂的分层组织从许多不同类型的组件。这些分子都有自己的任务和角色和共同努力下纳米热波动等不确定性。除了求和的个体相互作用,影响和交互在和谐给复杂的功能。这些生物系统nanoarchitectonics的最终模型的产品,如纳米材料组织的挑战,使人工光合作用。

Nanoarchitectonics可以视为一切材料科学的策略

Nanoarchitectonics不是全新的。但通过框架作为一个新的概念,宣布我们的兴趣,我们更容易吸引资金和专业知识,我们需要采取下一个步骤。看看纳米技术计划2000年在美国推出,大大促进了纳米科学研究活动。项目由主动理解nano-worlds开辟了道路。现在,nanoarchitectonics可以使我们能够从这些nano-worlds生产有用的材料。

我相信nanoarchitectonics可以被视为一切的策略在材料科学,类似于物理学理论的一切。虽然一切都可以解释的理论基础科学,nanoarchitectonics打开生产一切我们想要使用的方法。这是一个必要的历史一步材料科学和化学的发展。是时候统一所有的独立开发方法材料设计和制造成单一nanoarchitectonics的概念。我们学到了很多关于纳米;现在是时候使用纳米制造商品。