¿Cómo sería la nanotecnología avanzada? ¿Cuáles son sus posibles limitaciones?

Por lo que vale, y estoy en el campo, la nanotecnología es prácticamente ciencia de la superficie + materiales. Sospecho que la primera ola de aplicaciones ha pasado desapercibida para el público en general.

Muchas de las propiedades únicas provienen de una interacción única con la luz (por ejemplo, resonancia de plasmón porque las partículas son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz) o de la relación superficie-volumen. Mucha superficie, muy poco volumen. Los átomos a granel generalmente son estabilizados por quienes los rodean, mientras que los átomos de la superficie no tienen ese lujo, por lo que tienden a tener una reactividad diferente. Hay diferencias incluso entre los átomos en una superficie perfectamente plana y los átomos en un escalón o un átomo solitario que sobresale o en el borde del cubo frente a él. Algunos materiales como el grafeno y los nanotubos de carbono tienen estructuras de enlace químico interesantes que permiten algunas propiedades eléctricas interesantes, aunque puede ser un poco complicado conseguir electrones de manera eficiente dentro o fuera de dichos materiales. La resistencia de contacto entre tubos, láminas y contactos metálicos puede ser una molestia.

Muchas de las aplicaciones iniciales son en recubrimientos. Montones y montones de revestimientos. Revestimientos funcionales. Revestimientos que ahorran costos (para el fabricante). Recubrimientos anticorrosivos. Revestimientos antibacterianos, revestimientos flexibles transparentes conductores, revestimientos duros flexibles, revestimientos con propiedades ópticas útiles particulares, revestimientos con propiedades catalíticas únicas, revestimientos con propiedades humectantes especializadas, etc. Propiedades eléctricas únicas de los diversos materiales 2D inspirados en grafeno (MoS2, grafeno fluorado, etc.), tal vez algunos materiales a granel construidos a partir de nanomateriales, como el material Nanocomp y tecnologías competitivas.

Supongo que si considera que la “nanotecnología avanzada” incluye características más grandes construidas a partir de bloques de construcción de nanomateriales, puede entrar en el material de ciencia ficción. Sin embargo, no sé mucho sobre eso. Estoy demasiado metido en la maleza tratando de hacer que las cosas aparentemente simples funcionen primero. Colectivamente, estamos progresando mucho, pero la naturaleza es complicada, especialmente cuando entras en detalles minúsculos y desconocidos que controlan mecanismos de crecimiento de nanopartículas y demás. Incluso las cosas simples no son triviales.

La nanotecnología avanzada probablemente sería similar a la biotecnología avanzada, solo con una mayor combinación de “cyborg” con máquinas de mayor escala. Es decir, se necesitaría una gran cantidad de negentropía para construir una máquina átomo por átomo, por lo que es probable que las nanomáquinas prácticas se parezcan más a virus (polimoléculas unidimensionales que se autoensamblan en estructuras tridimensionales sin estructuras internas). metabolismo para hablar) o células (bolsas húmedas de material activo con el “programa” en una molécula de doble hélice copiable en el medio) que como “pequeños robots”. Ciertamente, podrían diseñarse para superar a las bacterias en general en cualquier tarea específica, o para usar “antibióticos” específicos para competir con cualquier cepa bacteriana específica; pero dudo que incluso el nanobot de reproducción automática más avanzado pueda dominar un bioma bacteriano a largo plazo, y probablemente sea imposible eliminar por completo las posibilidades de “contaminación / infección” o “cáncer / floración” sin centralizar alguna clave pasos reproductivos. Podrían construir cosas, pero el ritmo sería “crecimiento biológico óptimo” (piense en kudzu), no al estilo de Hollywood; y para construir macroestructuras complejas, la orientación externa sería más rápida y más flexible que la autoorganización (piense, una impresora 3D normal con cabezal de impresión de nanotecnología, aunque, por supuesto, probablemente haya configuraciones más eficientes que esa). Finalmente, todavía tendrían pequeños presupuestos de energía individuales.

Entonces, lo que podría y no pudo hacer con la nanotecnología:

  • Ocultar la “semilla” de una inteligencia individual en una gota de agua: NO
  • Construya un dispositivo informático 3D sólido: SÍ, pero necesitaría un sistema de circulación para refrigerante, e implicaría algo de alimentación macroscópica en el diseño, no solo crecimiento orgánico.
  • Construye un rascacielos: SÍ, pero aún necesitarías grúas y grandes robots fornidos, y todavía tomaría meses al menos.
  • Curar el cáncer: SI, probablemente.
  • Haz que las heridas de una persona sanen como Wolverine: NO.
  • Escanee no destructivamente el cerebro de una persona con la resolución suficiente para cargar una copia indistinguible de ellos en una computadora: lo dudo mucho, aunque no es imposible.
  • Dispara a una espora que podría terraformar un planetoide: NO.
  • Haz que sea mucho más fácil terraformar un planetoide: SÍ, duh.
  • Destruye toda la vida humana: SI, si eres realmente estúpido
  • Destruya toda la vida no nanotecnológica en la tierra: NO, al menos no sin hacer trampa haciendo cosas macro como manejar asteroides grandes.
  • Simplemente siéntese en el medio ambiente y esté listo para realizar tareas flexibles con poca antelación cuando lo desee: NO.

(En los comentarios, sugiera escenas de nanotecnología de Hollywood exageradas, pero de preferencia que no sean de mayor importancia, de YouTube en los comentarios, para que pueda reescribir los mismos puntos que hago en esta respuesta como crítica de la escena [s]).

Una limitación clave es que no pueden “crear” materia. Tiene que haber transferencia de materia desde algún lugar para reconstruir lo que fue destruido.

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