¿Por qué es tan difícil hacer un ensamblador molecular?

Imagina un set de Lego con tantas reglas. Solo puede colocar este bloque en ese bloque si lo calienta a dos millones de grados, solo puede pegar este bloque en ese bloque durante un período de tiempo establecido, mientras tiene otro bloque o de lo contrario falla.

Ahora imagine hacer todo eso usando bloques de Lego como herramientas, sujetando los bloques que desea unir sujetando otros bloques de Lego, sabiendo que los bloques que está utilizando como palillos también pueden adherirse a los bloques que está tratando de construir.

Oh, ¿mencioné que a veces no tienes la instrucción completa, y el libro de reglas todavía está tan vacío en algunas secciones? Rasca tu cabeza cuando no puedas conectar algunos Legos, porque estamos en lo profundo.

Así es como se siente hacer un ensamblador molecular. Es tan ciencia ficción en el sentido de que hay tanta energía, pasos, herramientas y reglas involucradas para crear incluso un paquete de algunos brebajes que es improbable, si no imposible, construir un “ensamblador molecular” con la tecnología actual.

Oh, pero vamos a llegar allí.

La ciencia ficción (al estilo de Eric Drexler) sugiere que un “ensamblador molecular” elige componentes atómicos / moleculares y los une para fabricar materiales funcionales más grandes (p. Ej. Diamantes), unidades funcionales (p. Ej. Transistores) o incluso productos útiles más complejos.

A medida que la ciencia observa las funciones moleculares del mundo biológico, observa que las moléculas funcionan de formas extremadamente complejas para formar unidades biológicamente funcionales en lo que parecen ser “operaciones de fabricación inteligentes”. Sin embargo, la “inteligencia” es realmente el resultado del comportamiento molecular seleccionado a lo largo de millones de años de evolución conducen a una secuencia compleja de reacciones que tienen una función estrechamente definida. La complejidad está más allá de las capacidades de modelado actuales, aunque está avanzando la comprensión de las fuerzas que actúan en estos sistemas biológicos.

Es muy fácil imaginar que tales “ensambladores” existentes tengan funciones no biológicas, pero las leyes de la mecánica cuántica y la termodinámica solo permiten eventos seleccionados. Imaginar una función no significa que una construcción molecular pueda llevar a cabo el evento. Tal complejidad con otros elementos (por ejemplo, sodio o hierro) a nivel atómico parece ser prácticamente imposible. Muchos millones de años de evolución que consisten en un número insondable de ensayos y fracasos han llevado al éxito con componentes biológicos. La visión de hacer esto con componentes atómicos hechos con otros sistemas moleculares (es decir, no biológicos, basados ​​en carbono) puede no ser termodinámicamente posible, pero es divertido imaginarlo.

La investigación que involucra el “autoensamblaje” de los sistemas atómicos y moleculares es un esfuerzo válido hoy en día. Comprender cómo los átomos y las moléculas se autoensamblan para dar formas útiles, incluso funcionales, es una extensión de la química, haciendo uso de las interacciones más débiles entre los átomos unidos. Trabajar con el objetivo realista de comprender estos fenómenos básicos, junto con la esperanza de producir productos útiles autoensamblados, representa la ciencia. Luchar por objetivos poco realistas puede ser frustrante e improductivo.

El eslogan inspirador “sé todo lo que puedas ser” tiene límites. La ciencia continúa aprendiendo y ajustándose a esos límites.