La fabricación molecular debería ser capaz de desarrollar sistemas mecánicos a nanoescala con un rendimiento increíble. Este libro explica cómo, utilizando como base la física y la química. Estos nanosistemas pueden construir de forma eficaz productos que son grandes, tienen precisión atómica y fuerza de diamante, incluyen ordenadores muy potentes (10 millones MIPS por milivatio) así como motores muy potentes (un megavatio por milimetro cúbico).

Se pueden predecir muchas propiedades a nanoescala a través de la Física. El electromagnetismo no funciona, pero la electroestadística funciona muy bien. Causa mayor flojedad, pero no demasiado. Enfriar sistemas pequeños es sencillo. Las cosas muy pequeñas se mueven de forma mucho más rápida.

Las reacciones químicas son más o menos predecibles. Las propiedades mecánicas se pueden derivar de las propiedades de la unión química. Las superficies son pegajosas y blandas.

Sistemas atómicos se mueven y se desplazan. Las distintas configuraciones/posturas de los sistemas tienen distintas energías. Una configuración que requiere mucha energía (en relación con al ruido termal) puede formar una barrera entre estados; entre las barreras (en pozos potenciales), el sistema puede asumir cualquier configuración, y se puede calcular la probabilidad de cada una.

Capítulo 5: Incertidumbre Posicional

Se pueden hacer estimaciones sobre cosas como barras, muelles y pistones de gas a nanoescala, teniendo en cuenta los efectos combinados de química cuántica y ruido termal. Para la mayoría de propósitos, la incertidumbre posicional es una sencilla función de temperatura y rigidez.

Capítulo 6: Transiciones, Errores y Daños

Si se sabe la altura de las barreras entre pozos potenciales, se puede calcular la probabilidad de cruzarlas (es decir, de provocar una reacción o cometer un error) mediante una función de temperatura y tiempo. Se pueden calcular los errores de posicionamiento. Fuertes uniones covalentes no suelen romperse a temperatura ambiental durante la noche. En un sistema bien diseñado, los daños más significativos serán aquellos causados por la radiación de fondo - algunos porcentajes al años por micrón cúbico.

Existen muchas formas de termalizar la energía. Estas se pueden calcular. Causan un retraso en los cojinetes y en los otros componentes móviles, y la energía disipada suele ser proporcional a la velocidad del sistema.

Capítulo 8: Mecanosíntesis

La mecanosíntesis tiene muchas ventajas sobre otro sínstesis de las fases de solución, y debería tener la misma variedad de productos. Puede aplicar control posicional para seleccionar entre sitios de reacción similar y mantener aisladas moléculas reactivas. Existen bastantes moléculas reactivas rígidas que sirven para la mecanoquímica de la fase por vació. Se proponen diversas reacciones que forman diamantes.

Hasta las pequeñas barras de diamantoide y housings pueden demostrar una rigidez útil y una superficie bien definida. La forma y el tamaño pueden ser controlados con un alto grado de precisión al sustituir los átomos. Y esto nos ofrece una enorme cantidad de posibilidades para diseño por partes.

Las partes móviles en la escala atómica tienen bultos, pero el ruido termal puede pasar por estos bultos (barreras de baja energía), implicando cero fricción estática a una temperatura normal. La fricción dinámica sigue siendo un tema que se debate (capítulo 7). Los átomos pueden actuar como buenos dientes de marcha. Los modelos moleculares son demostrados para mecanismos incluyendo una marcha planetaria. Se plantean temas como trinquetes, superficies deslizantes irregulares, interfaces adhesivos y otras estructuras útiles.

El capítulo trata los aparatos para medir, los sistemas armónicos y toroidales, fluidos, cierres, bombas, enfriamiento fractal (extrayendo 105 W de 1 cm3), y las electroestáticas (1017 W/m3 densidad de potencia a >99% eficiencia).

Trata las puertas lógicas mecánicas, registros, aleatorias lógicas, lógica reversible y la transmisión de largo alcance de datos. Los cálculos implican una viabilidad de 106-interlock 1-GHz CPUs (comparable con 2000 microprocesadores) que ocupan <1 micrón cubico y utilizan 60 nW. (Esto es un límite inferior y presumiblemente podrá ser mejorado)

Capitulo 13: La clasificación, el procesamiento y el asemblaje (o ensambladores) de moléculas

Describe la clasificación de rotores para importar moléculas y purificar el flujo de input; transportadores; sitios enlazantes; molinos moleculares para mecanoquímica repetida (y generación de potencia); mecanismos de encuentro condicional; un brazo de robot lo suficientemente tieso como para desarrollar la mecanoquímica a temperatura ambiental con un alance de 100-nm.

Trata temas relacionados con las cuestiones de diseño de fábrica sobre la mesa: la unión de bloques a escala intermedia; el sistema de diseño de la fábrica; el sistema de cáscara (shell) y reparto del producto de las fábricas; la redundancia; cálculos sobre la productividad (capaz de llegar a su peso en una hora). Esto será mucho mejor en muchos sentidos que la fabricación convencional.También trata los conceptos de lenguajes que describen formas y recopiladores de diseño.

Las células implementan muchos mecanismos: struts, puntales, cojinetes, actuadores/motores etc. El diseño biopolímero resulta más fácil que el problema de doblar proteínas. La síntesis de soluciones podría suponer el arranque de sistemas secos de nanotecnología molecular. El uso de los microscopios de barrido por sonda (SPM) para la fabricación y proyección de imagenes.

Existen muchas vías; se podría utilizar las cadenas al revés para encontrar una vía viable. Se describen actuadores y manipuladores sencillos, además de la manipulación molecular, sistemas intermedios de fase de solución, y formas para reducir el tiempo de desarrollo.

Incluso con datos no completos se puede obtener números fiables y útiles para hacer predicciones fiables.

Muchos campos alimentan el campo de nanotecnología molecular, pero hasta ahora se han realizados pocos trabajos específicos.