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Centro de Nanotecnologia Responsável: CRN |
 Nanosistemas,
Eric Drexler. Um resumo.
Nanosistemas de Eric Drexler
Breve
resumo do livro
Nanosistemas: Mecanismos, Fabricação e Computação
Molecular.
Título original: Nanosystems: Molecular Machinery,
Manufacturing, and Computation. |
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Aquí
oferecemos a tradução de um resumo muito breve do conhecido livro
do Dr. Dexler sobre nanosistemas. Os dois primeiros capítulos, assím
como o glossário
de termos, podem ser consultados gratuitamente na página web do Foresight
Institute. |
| Capítulo
1: Apresentação e descripção |
| A
fabricação molecular deberia ser capaz de desenvolver, em escala
nanométrica, sistemas mecánicos com um incrível rendimento.
Este livro explica cómo faze-lo, tomando como base a física e a
química. Esses nanosistemas podem criar, de maneira eficaz, produtos de
grande tamanho, precisão atómica e força de diamante e incorporam
não só computadores muito potentes (dez milhões de MIPS por
miliwatt) como também motores (um megawatt por milímetro cúbico). |
| Primera
Parte:
Principios FIsicos |
Capítulo
2: Magnitudes clássicas e Leis de escala. |
| A
Física permite antecipar muitas das propriedades da nanoescala. O electromagnetismo
não funciona, a electroestática, no entanto, funciona muito bem:
graças a ela as coisas ganham flexibilidade mas não em excesso.
Resulta fácil arrefecer sistemas de tamanho reduzido dado que os elementos
pequenos deslocam-se muito mais rápidamente. |
| Capítulo
3: Superfícies de energia potencial. |
| As
reacções químicas são, em maior ou menor medida, previsíveis.
As propiedades mecánicas podem ser inferidas das propiedades da ligação
química. As superfícies são pegajosas e moles. |
| Capítulo
4: Dinâmica molecular |
| Os
sistemas atómicos movem-se e deslocam-se. As diferentes configurações/posições
dos sistemas têm diferentes energias. Uma configuração que
requira muita energia (em comparação com o ruído térmico)
pode formar uma barreira entre estados ou entre las barreiras (en poços
potenciais). O sistema pode assumir cualquer configuração e a probabilidade
de cada uma delas pode ser calculada. |
| Capítulo
5: Incerteza posicional. |
| É
possível fazer cálculos aproximados sobre elementos como barras,
molas e pistões de gas à escala nanométrica, levando em conta
os efeitos combinados da quântica e ruido térmico. Na maíoria
dos casos, a incerteza posicional é uma simples função de
temperatura e rigidez. |
| Capítulo
6: Transições, erros e danos |
| Não
só poderiam ser calculados os erros de "posicionamento" como
também a probabilidade de cruzamentos (ou seja, de provocar uma reacção
ou de comenter um erro) graças a uma função de temperatura
e tempo, se conhecermos a altura das barreiras entre poços potenciais.
Normalmente, as ligações covalentes fortes não podem romper-se
em temperatura ambiente durante a noite. Num sistema bem desenhado, os danos mais
significativos seriam aqueles produzidos por radiação de fundo -
uma percentagem por ano por mícron cúbico. |
| Capítulo
7: Dissipação de energia |
| Existem
muitas formas de termalizar a energia, que podem ser calculadas. Provocam um retrasso
nas chumaceiras e noutros componentes móveis. Além disso, a dissipação
de energía é normalmente proporcional à velocidade do sistema. |
| Capítulo
8: Mecanosíntese. |
| A
mecanosíntese oferece muitas vantagens sobre outro tipo de síntese
das fases de solução, e deberia ter a mesma variedade de produtos.
É possível a aplicação de controlo posicional para
escolher entre sítios de reacção semelhantes e manter isoladas
moléculas reactivas. Existem bastantes moléculas reactivas rígidas
apropriadas para a mecanoquímica de fase de vácuo. São propostas
diversas reacções para a formação de diamantes. |
| Segunda
parte: Componentes e sistemas |
Capítulo
9: Componentes estructurais a nanoescala. |
| Até
as pequenas barras diamantoides e housings podem apresentar uma superfície
bem definida e uma rigidez útil. A forma e o tamanho podem ser controlados
com muita precisão graças à substituição de
átomos. E este facto oferece uma enorme quantidade de possibilidades de
desenho por partes. |
| Capítulo
10: Interfaces e partes móveis |
| Embora
as partes móveis à escala atómica sejam desiguais, o ruído
térmico pode atravessar esses desníveis (barreiras de baixa energia)
aplicando zero fricção estática a uma temperatura normal.
A fricção dinámica segue sendo um tema de debate (capítulo
7). Os átomos podem formar óptimas rodas dentadas. Os modelos moleculares
são aplicáveis em diferentes mecanismos, inclusive satélites.
Fala-se de temas como os linguetas de travaçao, superfícies deslizantes
irregulares e interfaces adesivas entre outras estructuras útiles. |
| Capítulo
11: Subsistemas intermediarios |
| Este
capítulo apresenta diferentes aparatos de medição, sistemas
harmónicos e toroidais, fluídos, fechos, bombas, arrefecimento fractal
(extraindo 105 W de 1 cm3), e electroestática (1017 W/m3 densidade de potencia
a >99% eficiência) |
| Capítulo
12: Sistemas nanomecânicos de computação |
| Aborda
o tópico das portas lógicas, registros, redes lógicas, lógica
reversível e transmissão de dados de longo alcance. Os cálculos
antecipam una viabilidade de 106-interlock 1Ghz CPUs (comparável a 2000
microprocessadores) que ocupam >1 micrón cúbico e usam 60 nW.
(Este é o limiar mínimo, que certamente poderá ser melhorado) |
| Capítulo
13: Classificação, processamento e ensamblagem (ou ensambladores)
de moléculas. |
| Neste
capítulo é apresentada a classificação de rotores
para importar moléculas e purificar o fluxo de input: transportadores;
sítios de ligação; moinhos moleculares (molecular mills)
para mecanoquímica repetida (e geração de energía);
mecanismos de encontro condicional; um braço de robô suficientemente
forte como para desenvolver a mecanoquímica a temperatura ambiente numa
escala de até 100 nm. |
| Capítulo
14: Sistemas de fabricação molecular. |
| Refere-se
a temas relacionados com o desenho de fábrica: a união de blocos
à escala intermedia; o sistema de desenho de fábrica; o sistema
de casca (shell) e distribuição do produto das fábricas;
redundância, cálculos sobre productividade (capaz de alcanzar o seu
peso numa hora). Este tipo de fabricação melhorará em grande
medida a fabricação convencional. Tambem são avaliados diferentes
tipos de linguagens descriptivos e compiladores de desenho. |
| Terceira
Parte: Estratégias de implementação |
Capítulo
15: Ingenieria macromolecular. |
| As
células implementan muitos mecanismos: struts, clamps, chumaceiras, actuadores/motores,
etc. O desenho biopolímero resulta mais simples do que o problema de dobrar
proteínas. A síntese de soluções poderia supôr
a aparição de sistemas secos de nanotecnologia molecular e a utilização
dos microscópios de varredura por sonda (SPM) serviria para a fabricação
e para a projecção de imagens |
| Capítulo
16: Vias para a fabricação molecular |
| Existem
muitas vias; poder-se-ia utilizar o encadeamento para trás para encontrar
um sistema viável. Também são descritos actuadores e manipuladores
simples, assim como a manipulação molecular, sistemas intermedios
em fase de solução e sistemas para reduzir o tempo de desenvolvimento. |
| Apêndice
A: Questões de metodologia da Ciência Teórica Aplicada. |
| Mesmo
com dados incompletos podemos obter números úteis para fazer predições
fiáveis. |
| Apêndice
B: Pesquisa relacionada. |
| São
muitos os campos que alimentam a nanotecnologia molecular. Até agora, porém,
foram desenvolvidos poucos trabalhos específicos. |
