分子ナノテクノロジー

分子ナノテクノロジー（MNT ）は、機械合成によって複雑な原子仕様の構造を構築する能力に基づいた技術です。^[1]これはナノスケール材料とは異なります。

リチャード・ファインマンの、ナノマシンを使って複雑な製品（追加のナノマシンを含む）を製造する小型工場のビジョンに基づいて、この高度なナノテクノロジー（または分子製造^{[2] ）は、}分子機械システムによって誘導される位置制御された機械合成を利用します。

MNT では、生物物理学、化学、その他のナノテクノロジー、生命の分子機構によって実証された物理的原理と、現代の大規模工場に見られるシステム エンジニアリングの原理 を組み合わせることになります。

従来の化学では不正確なプロセスを使用して不正確な結果を得ており、生物学では不正確なプロセスを利用して明確な結果を得ていますが、分子ナノテクノロジーでは独自の明確なプロセスを使用して明確な結果を得ています。分子ナノテクノロジーの目的は、位置制御された場所と方向で分子反応のバランスを取り、望ましい化学反応を得て、これらの反応の生成物をさらに組み立ててシステムを構築することです。

MNT 開発のロードマップは、バテル(米国の複数の国立研究所を管理する機関) とフォーサイト研究所が主導する広範囲にわたる技術プロジェクトの目標です。^[3]ロードマップは当初 2006 年後半までに完了する予定でしたが、2008 年 1 月に公開されました。^[4]ナノファクトリー コラボレーション^[5]は、10 の組織と 4 か国から 23 人の研究者が参加する、より集中的な継続的な取り組みであり、位置制御ダイヤモンド機械合成とダイアモンドイド ナノファクトリーの開発を特に目的とした実用的な研究計画^[6]を開発しています。2005 年 8 月、分子ナノテクノロジーの社会的影響を研究するために、責任あるナノテクノロジー センターによって、さまざまな分野の 50 人以上の国際的な専門家で構成されるタスク フォースが組織されました。^[7]

特定の用途のためにナノメートルスケールで設計・加工されたあらゆる種類の材料は、スマート材料です。材料がさまざまな分子に対して異なる反応をするように設計できれば、たとえば人工医薬品は特定のウイルスを認識して不活性化することができます。 自己修復構造は、人間の皮膚と同じように、表面の小さな裂け目を自然に 修復します。

ナノセンサーはスマート マテリアルに似ており、大きな機械の中に小さな部品が組み込まれ、環境に反応して根本的に意図的に変化します。非常に単純な例: 光センサーは入射光を受動的に測定し、光が指定されたしきい値を上回るか下回ると吸収したエネルギーを電気として放出し、信号を大きな機械に送信します。このようなセンサーは従来のセンサーよりもコストが低く^{(誰が言うのでしょうか? )}、消費電力も少なく、暗くなったら駐車場のライトを点灯するなど、同じ用途で有効に機能します。

スマート材料とナノセンサーはどちらも MNT の有用な応用例ですが、この用語に最もよく関連付けられる技術である複製ナノロボットの複雑さと比較すると見劣りします。

MNT ナノファブリケーションは、協調して動作するナノスケールロボットの群れというアイデアとよく結び付けられています。これは、1986 年にK. Eric DrexlerがMNT について議論した際に提唱された初期の提案が普及したものですが、1992 年に取って代わられました。この初期の提案では、十分な能力を持つナノロボットが、特殊な分子構成要素を含む人工環境内でさらに多くのナノロボットを構築するとされていました。

批評家たちは、自己複製ナノロボットの実現可能性と、自己複製ナノロボットが実現できたとしても制御の実現可能性の両方に疑問を抱いている。彼らは、突然変異によって制御がなくなり、突然変異した病原体の再生が促進される可能性を挙げている。支持者は、最初の疑問に対して、レゴブロックで作られた最初のマクロスケールの自律機械複製機が2002年に実験的に構築され、動作したことを指摘している。 ^[8] マクロスケールにはナノスケールで利用できる限られた感覚器官と比較して感覚的な利点があるが、位置制御されたナノスケールの機械合成製造システムの提案では、信頼できる結果を確保するために、ツールチップの推測航法と信頼性の高い反応シーケンス設計を組み合わせている。したがって、限られた感覚器官はハンディキャップにはならない。同様の考慮事項が、小さなナノパーツの位置アセンブリにも当てはまる。支持者は、2番目の疑問に対して、細菌は（必然的に）進化するように進化しているが、ナノロボットの突然変異は一般的なエラー修正技術によって積極的に防ぐことができると主張して対処している。同様の考え方は分子ナノテクノロジーに関する予測ガイドライン^[9]でも提唱されており、フレイタスとマークルが最近発表した137次元の複製子設計空間のマップ^[10]では、原理的には複製子を適切な設計によって安全に制御できる方法が数多く提案されています。

しかし、突然変異を抑制するという概念は、次のような疑問を提起します。ランダムな突然変異と決定論的な選択のプロセスなしに、ナノスケールで設計の進化がどのように起こるのでしょうか。批評家は、MNT の支持者は、従来の感覚に基づく選択プロセスが欠如しているこのナノスケールの領域で、そのような進化のプロセスの代替案を提示していないと主張しています。ナノスケールで利用できる感覚の限界により、成功と失敗をふるい分けることが困難または不可能になる可能性があります。支持者は、モデリング、設計、プロトタイピング、テスト、分析、再設計という従来のエンジニアリング パラダイムを使用して、設計の進化は決定論的に、厳密に人間の制御下で起こるべきだと主張しています。

いずれにせよ、1992年以来、MNTの技術提案には自己複製ナノロボットは含まれておらず、MNT支持者によって提示された最近の倫理ガイドラインでは、制約のない自己複製は禁止されている。^{[9] [11]}

MNT の最も重要な応用の 1 つは、医療用ナノロボティクスまたはナノ医療です。この分野は、ロバート フレイタスが多数の書籍^[12]や論文^[13]で開拓したものです。 大量の医療用ナノロボットを設計、構築、展開する能力があれば、少なくとも、病気を迅速に除去し、身体的外傷から確実かつ比較的痛みのない回復が可能になります。医療用ナノロボットは、遺伝子欠陥の簡便な修正を可能にし、寿命を大幅に延ばすのに役立つかもしれません。より議論の余地がありますが、医療用ナノロボットは、人間の自然な能力を増強するために使用される可能性があります。ある研究では、腫瘍、動脈硬化、脳卒中につながる血栓、瘢痕組織の蓄積、局所的な感染ポケットなどの症状が、医療用ナノロボットを使用することでどのように対処できるかが報告されています。^{[14] [15]}

分子ナノテクノロジーのもう一つの応用として「ユーティリティフォグ」^[16]が提案されている。これは、ネットワーク化された微小ロボット（アセンブラよりも単純）のクラウドが、ソフトウェアコマンドに従って形状と特性を変え、マクロな物体やツールを形成するというものである。ユーティリティフォグは、さまざまな形で物質的商品を消費するという現在の慣行を変更するのではなく、多くの物理的物体を単に置き換えるだけである。

MNT のもう 1 つの応用として提案されているのが、フェーズドアレイ光学(PAO)です。 ^[17] しかし、これは通常のナノスケール技術で対処できる問題であるようです。PAO は、フェーズドアレイ ミリ波技術の原理を光波長で使用します。これにより、あらゆる種類の光学効果を仮想的に複製できます。ユーザーは、気分に応じてホログラム、日の出と日の入り、または浮遊レーザーを要求できます。PAO システムは、BC Crandall のNanotechnology: Molecular Speculations on Global AbundanceのBrian Wowk の記事「フェーズドアレイ光学」で説明されています。^[18]

分子製造は、複雑な構造を原子レベルの精度で構築することを可能にするナノテクノロジーの潜在的な将来のサブフィールドです。^[19]分子製造にはナノテクノロジーの大幅な進歩が必要ですが、一度実現すれば、1キログラム以上の重さのナノファクトリーで、低コストで大量の高度な製品を生産できるようになります。^{[19] [20]}ナノファクトリーが他のナノファクトリーを生産する能力を獲得すると、生産は、入力材料、エネルギー、ソフトウェアなどの比較的豊富な要素によってのみ制限される可能性があります。^[20]

分子製造の製品は、既知のハイテク製品の安価な大量生産版から、多くの応用分野で追加された機能を備えた新しい製品まで多岐にわたります。提案されている用途には、高度なスマート材料、ナノセンサー、医療用ナノロボット、宇宙旅行などがあります。^[19]さらに、分子製造は、ナノテクノロジーの影響に関して特に懸念されている分野である、高度で耐久性のある武器を安価に製造するために使用できます。^[20] 小型コンピューターとモーターが搭載されているため、これらはますます自律的になり、幅広い機能を備えることができます。^[20]

責任あるナノテクノロジーセンターのクリス・フェニックスとマイク・トレダー、および人類の未来研究所のアンダース・サンドバーグによると、分子製造はナノテクノロジーの応用の中で最も重大な地球規模の壊滅的リスクをもたらすものである。^{[20] [21]}ナノテクノロジーの研究者の多くは、ナノテクノロジーのリスクの大部分は、戦争、軍拡競争、破壊的な世界政府につながる可能性があることに起因していると述べている。^{[20] [21] [22]}ナノテク兵器の利用可能性が（例えば核軍拡競争と比べて）不安定な軍拡競争につながる可能性が高い理由として、いくつかの理由が示唆されている。(1) 参入の敷居が低いため、多くのプレーヤーが競争に参入したくなる可能性がある。^[20] (2) 分子製造による兵器製造能力は安価で、隠蔽も容易である。^[20] (3) したがって、相手方の能力に関する洞察力が欠如しているため、プレーヤーは警戒心から軍備を増強したり、先制攻撃を仕掛けたりする可能性がある。^{[20] [23]}（4）分子製造は国際貿易への依存を減らす可能性があり、^[20]潜在的な平和促進要因となる可能性がある。 ^[24]（5）製造コストが安く、戦場で人間が必要なくなるため、侵略戦争は侵略者にとって経済的な脅威が小さくなる可能性がある。^[20]

すべての国家および非国家主体による自主規制は達成が難しいと思われるため、^[25]戦争関連のリスクを軽減するための措置は主に国際協力の分野で提案されてきた。^{[20] [26]}国際インフラを拡大し、国際レベルの主権を高めることができるかもしれない。これは軍備管理の取り組みを調整するのに役立つかもしれない。^[27]ナノテクノロジーに特化した国際機関（おそらく国際原子力機関IAEAに類似）や一般的な軍備管理も設計されるかもしれない。^{[26]防衛技術に関して}差別的な技術的進歩を共同で行うこともできるが、これは通常、関係者が好む政策である。^[20]責任あるナノテクノロジーセンターもいくつかの技術的制限を提案している。^[28]技術力に関する透明性の向上は、軍備管理を促進するもう1つの重要な要因となる可能性がある。^[29]

グレイ・グーは、エリック・ドレクスラーが1986年の著書「創造のエンジン」で提唱したもう1つの破滅的なシナリオである^{[30] 。フレイタスは「生物食性ナノレプリケータによる地球規模のエコファジーの限界と公共政策の提言」 [31]}で分析し、主流メディアやフィクションのテーマとなっている。^{[32] [33]}このシナリオでは、エネルギー源や構成要素として生物圏全体を消費する小さな自己複製ロボットが関係している。ドレクスラーを含むナノテクの専門家は、現在このシナリオを信用していない。 クリス・フェニックスによると、「いわゆるグレイ・グーは、意図的で困難な工学プロセスの産物であり、事故ではない」。^{[34]ナノバイオテクノロジーの出現により、}グリーン・グーと呼ばれる別のシナリオが提唱されている。ここでの悪性物質はナノボットではなく、ナノテクノロジーによって設計された自己複製生物である。

ナノテクノロジー (または、ここで議論されている目標をより具体的に指す場合は分子ナノテクノロジー) により、物理法則によって課せられた基本的な限界まで、製造業の歴史的傾向を継続することができます。これにより、驚くほど強力な分子コンピューターを作成できます。これにより、鋼鉄やアルミニウム合金の 50 倍以上軽量で、同じ強度を持つ材料を作成できます。今日の基準では、驚くほど軽量で、頑丈で、安価なジェット機、ロケット、自動車、さらには椅子も作成できるようになります。分子コンピューターによって誘導され、血流に注入される分子手術ツールは、ガン細胞や侵入した細菌を見つけて破壊したり、動脈の詰まりを解消したり、循環が損なわれたときに酸素を供給したりすることができます。

ナノテクノロジーは、私たちの製造基盤全体を、根本的に精度が高く、根本的に安価で、根本的に柔軟性の高い新しい製品製造方法に置き換えるでしょう。その目的は、単に今日のコンピュータチップ製造工場を置き換えることではなく、自動車、テレビ、電話、書籍、手術器具、ミサイル、本棚、飛行機、トラクター、その他すべての製造ラインを置き換えることです。目標は、製造業に広範囲にわたる変化をもたらすことであり、その変化は、ほとんどすべての製品に影響を与えます。21 世紀の経済発展と軍事力は、基本的にナノテクノロジーにおける競争力の維持にかかっています。

^[35]

ナノテクノロジーと分子ナノテクノロジーは現在開発の初期段階にあるにもかかわらず、MNTが経済^{[36] [37]}と法律に及ぼすと予想される影響について多くの懸念が寄せられています。正確な影響が何であれ、MNTが実現すれば、工業製品の不足が軽減され、より多くの製品（食品や健康補助食品など）が製造可能になるでしょう。

MNT は、他の分野の進歩によってまだ治癒されていないあらゆる病状を治癒できるナノ医療能力を可能にするはずです。良好な健康状態は一般的となり、あらゆる形態の健康状態の悪さは、今日の天然痘や壊血病と同じくらい稀になるでしょう。冷凍保存された組織は完全に修復できる ため、冷凍保存さえも実現可能になるでしょう。

分子ナノテクノロジーは、一部のアナリストが技術的特異点につながる可能性があると考えている技術の1つです。技術的特異点では、技術の進歩が予測できない影響をもたらすほど加速します。一部の影響は有益ですが、他の影響は、非友好的な汎用人工知能による分子ナノテクノロジーの利用など、有害である可能性があります。^[38] 分子ナノテクノロジーには恐ろしいリスクがあると感じる人もいます。^[39]分子ナノテクノロジーは、おそらくより安価で破壊的な通常兵器を可能にする可能性があります。また、分子ナノテクノロジーは、ウイルスや癌細胞が人体を攻撃するときに行うように、自己複製できる大量破壊兵器を可能にする可能性があります。コメンテーターは一般的に、分子ナノテクノロジーが開発された場合でも、その自己複製は、非常に管理された、または「本質的に安全な」条件下でのみ許可されるべきであることに同意しています。

ナノメカニクスロボットが実現され、自然界に存在する材料を使って自己複製するように設計されれば（困難な作業ですが）、原材料を求めて地球全体を食い尽くしてしまう恐れがある^[40]、あるいは単に自然界の生命を追い出し、エネルギーを奪い取ってしまう（歴史的に藍藻が出現し、初期の生命体を打ち負かしたように）のではないかという懸念があります。一部の評論家は、この状況を「グレイ・グー」または「エコファジー」シナリオと呼んでいます。K ・エリック・ドレクスラーは、偶発的な「グレイ・グー」シナリオは極めてありそうにないと考えており、 Engines of Creationの後の版でそのように述べています。

この潜在的な危険性の認識を踏まえ、ドレクスラーが設立したフォーサイト研究所は、ナノテクノロジーの倫理的開発に関する一連のガイドライン^[41]を策定した。これには、少なくとも地球表面、そしておそらく他の場所でも、自由に餌を探し回り自己複製する疑似生物を禁止することが含まれている。

ナノシステムで分析された基本技術の実現可能性は、米国科学アカデミーによる正式な科学的レビューの対象となっており、インターネットや一般の報道機関でも広範囲にわたる議論の焦点となっています。

2006年、米国科学アカデミーは、より長い報告書「サイズの問題：国家ナノテクノロジーイニシアチブの3年ごとのレビュー」の一部として、分子製造に関する研究報告書を発表しました^[42]研究委員会はナノシステムの技術的内容を検討し、結論として、現在の理論的分析は、潜在的なシステム性能に関するいくつかの疑問に関して決定的なものとはみなすことができず、高性能システムを実装するための最適な経路を自信を持って予測することはできないと述べています。この分野での知識を深めるために、実験研究を推奨しています。

「理論的な計算は今日でもできますが、このようなボトムアップ製造システムの化学反応サイクル、エラー率、動作速度、熱力学的効率の最終的な達成範囲は、現時点では確実に予測できません。したがって、製造された製品の最終的な達成可能な完成度と複雑さは、理論上は計算できますが、自信を持って予測することはできません。最後に、生物システムの熱力学的効率やその他の能力を大幅に上回るシステムにつながる可能性のある最適な研究経路は、現時点では確実に予測できません。この目標を達成するには、抽象モデルにリンクし、長期ビジョンを導く実験的デモンストレーションを作成する研究者の能力に基づく研究資金が最も適しています。」

ドレクスラーの『創造のエンジン^{』の見出しには[43]} 「ユニバーサル アセンブラ」とあり、それに続く文章では、複数のタイプのアセンブラが、集合的に、仮説上「自然法則が許すほとんどすべてのものを構築できる」と述べられている。ドレクスラーの同僚ラルフ マークルは、広く信じられている伝説に反して^[44] 、ドレクスラーはアセンブラ システムがどんな分子構造でも絶対に構築できると主張したことは一度もないと指摘している。ドレクスラーの本の末尾の注釈では、「ほとんど」という限定について次のように説明している。「たとえば、石のアーチのように、すべての部品がすでに所定の位置にないと自壊する繊細な構造が設計される可能性がある。設計に足場を設置したり取り外したりする余地がなければ、その構造は構築不可能かもしれない。しかし、実用的な関心のある構造でそのような問題が発生する可能性は低いようだ。」

1992年、ドレクスラーはNanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation を出版し、^[45]テーブルトップ工場を使用して硬い共有結合構造を合成するための詳細な提案を行った。ダイアモンドイド構造やその他の硬い共有結合構造が実現されれば、現在のMEMS技術をはるかに超えた幅広い用途が可能になる。アセンブラなしでテーブルトップ工場を構築するための道筋の概要は1992年に提案された。Nanosystemsが出版されてから数年の間に、 他の研究者らが暫定的な代替案の道筋^{[5]を進め始めている。}

2004年、リチャード・ジョーンズはオックスフォード大学から一般向けの本「ソフトマシン（ナノテクノロジーと生命）」を出版しました。この本でジョーンズは、（ドレクスラーが提唱した）ラジカルナノテクノロジーを、濡れ、粘着性、ブラウン運動、高粘度などのナノスケールの課題を考慮に入れない、ナノエンジニアリングされたマシンの決定論的/機械論的なアイデアとして説明しています。また、ソフトナノテクノロジー、より適切にはバイオミメティックナノテクノロジーとは何かについても説明しています。バイオミメティックナノテクノロジーは、ナノスケールでのすべての問題に対処できる機能的なナノデバイスを設計するための、最善の方法ではないにしても前進する方法です。ソフトナノテクノロジーは、物事の仕組みに関する生物学、そのようなデバイスを正確に設計するための化学、システムとその自然プロセスを詳細にモデル化するための確率物理学から学んだ教訓を使用するナノマシンの開発と考えることができます。

ノーベル賞受賞者のリチャード・スモーリー博士（1943-2005）^[46]を含む数人の研究者がユニバーサルアセンブラーの概念を攻撃し、ドレクスラーと同僚からの反論^[47]、そして最終的には書簡の交換につながった。^[48]スモーリーは、化学は極めて複雑で、反応を制御するのは難しく、ユニバーサルアセンブラーはSFだと主張した。しかしドレクスラーと同僚は、ドレクスラーは絶対に何でも作れるユニバーサルアセンブラーを提案したことはなく、代わりに非常に多種多様なものを作ることができるより限定されたアセンブラーを提案したと指摘した。彼らは、スモーリーの議論がNanosystemsで進められたより具体的な提案と関連しているかどうかに異議を唱えた。また、スモーリーは、現代の化学のほぼすべては溶媒（通常は水）中で起こる反応を伴うと主張した。これは、溶媒の小さな分子が、遷移状態の結合エネルギーを下げるなど、多くのことに寄与するためである。既知の化学反応のほとんどすべてに溶媒が必要なため、スモーリーはドレクスラーの高真空環境の使用という提案は実現不可能だと感じた。しかし、ドレクスラーはナノシステムでこの問題に対処し、適切に設計された触媒は溶媒の効果を発揮し、溶媒/酵素反応より​​も根本的にさらに効率的にできることを数学的に示している。酵素には水が必要であるというスモーリーの意見とは対照的に、「酵素は無水有機媒体で活発に働くだけでなく、この不自然な環境では、安定性が大幅に向上し、基質とエナンチオマーの特異性が根本的に変化し、分子記憶、異常な反応を触媒する能力など、注目すべき特性を獲得する」ことは注目に値する。^[49]

将来的には、分子スケールでの生物進化のプロセスを模倣した、ナノスケールでの MNT 設計進化のための何らかの手段が見出されなければならない。生物進化は、生物の集団平均のランダムな変化と、あまり成功していない変異体の淘汰およびより成功した変異体の再生によって進行し、マクロスケールの工学設計も、ジョン・ガルがやや風刺的に述べたように、単純さから複雑性への設計進化のプロセスによって進行する。「機能する複雑なシステムは、必ず、機能する単純なシステムから進化したものであることが分かる。…ゼロから設計された複雑なシステムは、決して機能せず、機能するように修正することもできない。機能するシステムから始めて、最初からやり直す必要がある。」^[50] MNT のブレークスルーが必要とされているのは、たとえば STM で構築できる単純な原子集団から、設計進化のプロセスを経て複雑な MNT システムへと進むことである。このプロセスにおけるハンディキャップは、マクロスケールと比較してナノスケールでの観察と操作が難しく、成功する試行の決定論的な選択が困難になることです。対照的に、生物学的進化は、リチャード・ドーキンスが「盲目の時計職人」 ^[51]と呼んだ 、ランダムな分子変異と決定論的な再生/絶滅からなる行動を通じて進行します。

2007 年現在、ナノテクノロジーの実践には、確率論的アプローチ (たとえば、超分子化学によって防水パンツが作られる) と決定論的アプローチの両方が取り入れられています。決定論的アプローチでは、単一分子 (確率論的化学によって作られる) が、 STMまたはAFMプローブで押して単純な結合または切断反応を引き起こす決定論的方法によって基板表面 (確率論的堆積法によって作られる) 上で操作されます。複雑で決定論的な分子ナノテクノロジーの夢は、まだ実現されていません。1990 年代半ば以降、何千人もの表面科学者と薄膜技術者がナノテクノロジーの流行に飛びつき、自分たちの分野をナノテクノロジーとして再定義しました。これにより、この分野では大きな混乱が生じ、査読済み文献に何千もの「ナノ」論文が生まれました。これらのレポートのほとんどは、親分野で行われたより一般的な研究の延長です。

したがって、ドレクスラーの提案の実現可能性は、ナノシステムのような設計が、それらを構築するための汎用アセンブラがない場合でも構築可能であり、説明どおりに機能するかどうかに大きく依存します。分子ナノテクノロジーの支持者は、 1992 年以降、ナノシステムで重大なエラーは発見されていないと頻繁に主張しています。一部の批評家でさえ、 「ドレクスラーは、彼が提案する^ナノシステムの「高レベル」の側面の根底にある多くの物理的原理を慎重に検討し、いくつかの問題について実際に詳細に検討した」と認めています [52]。

しかし、他の批評家は、ナノシステムは分子ナノテクノロジーの低レベルの「機械言語」に関する重要な化学的詳細を省略していると主張している。^{[53] [54] [55] [56]また、}ナノシステムの他の低レベルの化学の多くはさらに広範な研究が必要であり、したがってドレクスラーの高レベルの設計は推測的な基礎に基づいていると主張している。フレイタスとマークルによる最近のそのようなさらなる研究^[57]は、低レベルの化学の既存のギャップを埋めることでこれらの基礎を強化することを目的としている。

ドレクスラーは、これらの問題を解決するには、従来のナノテクノロジーが進歩するまで待つ必要があるかもしれないと主張している。「分子製造は、分子機械システムの一連の進歩から生まれる。これは、最初の月面着陸が液体燃料ロケットシステムの一連の進歩から生まれたのと同じである。私たちは今、多段式液体燃料ロケットが月に到達する方法を説明し、初期のロケットを基本原理の例として示した1930年代の英国惑星間協会のような立場にある。」 ^[58] しかし、フレイタスとマークルは^[59]、ダイヤモンドメカノシンセシス（DMS）を達成するための集中的な取り組みは、既存の技術を使用して今すぐ始めることができ、彼らの「ダイヤモンドイドに進む前に、より効果の低い非ダイヤモンドイド分子製造技術を実装しようとするより回りくどい開発アプローチではなく、直接DMSアプローチを追求すれば」10年以内に成功する可能性があると主張している。

実現可能性に反対する議論をまとめると、まず、批判者は、分子ナノテクノロジーを実現する上での主な障壁は、分子/原子レベルで機械を作成する効率的な方法がないことだと主張し、特に自己複製アセンブラやダイアモンドイドナノファクトリーへの明確な道筋がないことがその原因であると主張している。これに対し、支持者は、ダイアモンドイドナノファクトリーにつながる予備的な研究の道筋が開発中であると反論している。^[6]

分子ナノテクノロジーの実現における2つ目の難しさは設計である。原子レベルでギアやベアリングを手作業で設計するには、数週間から数週間かかるかもしれない。ドレクスラー、マークルらは単純な部品の設計は行っているが、T型フォードのよ​​うな複雑さに近づくような包括的な設計は試みられていない。支持者たちは、十分な資金がなければ包括的な設計に取り組むことは難しいが、このハンディキャップにもかかわらず、例えばナノレックスで開発された新しいソフトウェアツールによって、多くの有用な先行設計が達成されていると反論している。^[60]

全米科学アカデミー出版局が2006年12月に発表した最新の報告書「サイズの問題は：全米ナノテクノロジーイニシアチブの3年ごとのレビュー」^[42]では、その報告書の108ページの結論によると、分子ナノテクノロジーへの明確な道筋はまだ見えていない。「今日では理論的な計算はできるが、ボトムアップ型製造システムの化学反応サイクル、エラー率、動作速度、熱力学的効率の最終的な達成範囲は、現時点では確実に予測できない。したがって、製造された製品の最終的な完成度と複雑さは、理論上は計算できるものの、自信を持って予測することはできない。最後に、生物システムの熱力学的効率やその他の能力を大幅に上回るシステムにつながる可能性のある最適な研究経路は、現時点では確実に予測できない。この目標を達成するには、抽象モデルにリンクし、長期ビジョンを導く実験的デモンストレーションを行う研究者の能力に基づく研究資金が最も適している。」実証につながる研究の呼びかけは、ダイヤモンドの機械合成における実験的成功を特に求めているナノファクトリーコラボレーションなどのグループによって歓迎されている。^[61] 「生産的ナノシステムのための技術ロードマップ」^[62]は、さらなる建設的な洞察を提供することを目的としている。

物理法則に合致する構造のほとんどが実際に製造可能かどうかという問いは、おそらく興味深いものである。分子製造のビジョンのほとんどを達成するには、「自然法則に合致するあらゆる構造」を製造できる必要はない、と支持者たちは主張する。むしろ、そのような構造の十分な（おそらく控えめな）サブセットを製造できればよい。これは、実際、今日の世界で使用されているあらゆる実用的な製造プロセスに当てはまり、生物学にも当てはまる。いずれにせよ、リチャード・ファインマンがかつて言ったように、「科学的であるのは、何が起こる可能性が高いか、または可能性が低いかを言うことだけであり、何が起こる可能性があるか、または不可能かを常に証明するものではない」^[63]

^{機械的に水素原子を除去/追加し[64]}、炭素原子を堆積させる^{[65] [ 66] [67] [68] [69] [70] （}メカノシンセシスとして知られるプロセス）ことによってダイヤモンドを合成する、査読済みの理論的研究が増えている。この研究はゆっくりとより広範なナノサイエンスコミュニティに浸透しつつあり、批判されている。例えば、Peng et al. (2006) ^[71]（Freitas、Merkleおよび彼らの協力者による継続的な研究努力の中で）は、最も研究されているメカノシンセシスのツールチップモチーフ（DCB6Ge）が、300 K（室温）と 80 K（液体窒素温度）の両方でC（110）ダイヤモンド表面にC ₂炭素二量体を配置することに成功し、シリコンバリアント（DCB6Si）も 80 K では機能するが、300 K では機能しないことを報告している。この最新の研究には、100,000時間を超えるCPU時間が費やされた。 DCB6 ツールチップ モチーフは、2002 年の Foresight Conference で Merkle と Freitas によって最初に説明され、ダイヤモンドのメカノシンセシス用に提案された最初の完全なツールチップであり、完全な 200 原子のダイヤモンド表面で意図された機能がうまくシミュレートされた唯一のツールチップ モチーフです。

この研究でモデル化されたツールチップは、慎重に制御された環境 (真空など) でのみ使用されることを意図しています。ツールチップの並進および回転の配置ミスの許容最大限度は、Peng ら (2006) で報告されています。ツールチップは、ダイマーの誤った結合を避けるために、非常に正確に配置する必要があります。Peng ら (2006) は、ハンドルの厚さをツールチップ上の C 原子の 4 つの支持面から 5 つの面に増やすと、構造全体の共振周波数が 2.0 THz から 1.8 THz に低下すると報告しています。さらに重要なことは、384 原子のハンドルに取り付けられた DCB6Ge ツールチップと、同様に制約されているがはるかに大きい 636 原子の「クロスバー」ハンドルに取り付けられた同じツールチップの振動フットプリントが、クロスバー以外の方向では実質的に同一であることです。さらに大きなハンドル構造をモデル化する追加の計算研究は歓迎されるが、SPMチップを必要な原子精度で正確に配置できる能力は、低温で^{[72] [73]}、さらには室温^{[74] [75]}で繰り返し実験的に実証されており、この機能の基本的な存在証明となっている。

追加のツールチップを検討するためのさらなる研究^[76]には、時間のかかる計算化学と困難な実験室作業が必要になるだろう。

機能的なナノファクトリーには、さまざまな反応に対応する多種多様な設計のチップと、より複雑な表面への原子の配置に関する詳細な分析が必要です。現在のリソースを考えると、これは困難な問題に思えますが、将来の研究者を支援するツールは数多くあります。ムーアの法則は、コンピューターのパワーがさらに増加すると予測しており、半導体製造技術はナノスケールに近づき続け、研究者はタンパク質、リボソーム、DNA を使用して新しい化学反応を実行するスキル をますます高めています。

• ニール・スティーブンソンの『ダイヤモンド・エイジ』では、ダイヤモンドは炭素原子から直接作られると述べています。塵のサイズを検出する装置から巨大なダイヤモンド飛行船まで、あらゆる種類の装置が炭素、酸素、窒素、塩素の原子だけを使って原子ごとに作られています。
• アンドリュー・サルツマンの小説『Tomorrow』 （ ISBN  1-4243-1027-X）では、科学者がナノロボット技術を使って液体を作り出し、それを血流に注入すると、微小な機械が損傷した組織をほぼ瞬時に修復するため、ほぼ無敵になるという。
• Palladium Booksのロールプレイング ゲーム Splicersでは、人類は「ナノボット疫病」に屈し、非貴金属でできた物体は人間が触れた直後にねじれて形が変わります (時にはロボットのような形になります)。その後、物体は人間を攻撃します。このため、人類は金属でできたものに代わる「バイオテクノロジー」デバイスの開発を余儀なくされました。
• テレビ番組「ミステリー・サイエンス・シアター3000」では、ナナイト（ケビン・マーフィー、ポール・チャップリン、メアリー・ジョー・ペル、ブリジット・ジョーンズが声優を担当）は、宇宙船で働く自己複製型の生物工学的有機体で、愛の衛星のコンピュータシステムに住む微小な生物です。（ 「ナナイト」がエンタープライズ号を乗っ取るという「スタートレック：新世代」のエピソード「進化」に登場する生物に似ています。）ナナイトはシーズン8で初めて登場しました。ナノテクノロジーの概念に基づいて、彼らのコミカルなデウス・エクス・マキナの活動には、即時の修理や建設、ヘアスタイリング、ナナイト版のノミのサーカスのパフォーマンス、微小な戦争の指揮、さらにはマイクからの「ちょっとした問題を処理してほしい」という危険なほど漠然とした依頼を受けてオブザーバーの惑星を破壊することなど、多様なタスクが含まれていました。彼らは地ビール醸造所も経営していました。
• スターゲイト アトランティスには、自己組織化ナノロボットでできた敵が登場し、これもまた惑星をグレイ・グーに変えてしまいます。
• マイケル・クライトンの小説「Prey」では、自己複製するナノボットが捕食行動をとる自律的なナノスウォームを作り出します。主人公は、そのスウォームがグレイ・グー疫病に進化する前に阻止しなければなりません。
• 映画『アベンジャーズ/インフィニティ・ウォー』と『アベンジャーズ/エンドゲーム』では、トニー・スタークのアイアンマンスーツはナノテクノロジーを使用して作られました。

• ナノ化学
• グリーンナノテクノロジー
• テクノミメティクス

• このトピックに関する主要な技術参考書は、「ナノシステム: 分子機械、製造、および計算」です。これは、特定のクラスの潜在的なナノマシンと分子製造システムを物理学に基づいて詳細に分析し、その実現可能性とパフォーマンスを広範囲に分析したものです。「ナノシステム」は、ドレクスラーの MIT 博士論文「分子機械と製造、および計算への応用」に密接に基づいています。両方の著作では、走査プローブと生体分子技術から始まる技術開発の道筋についても説明しています。
• Drexler らは、分子ナノテクノロジーの考え方を他のいくつかの本で拡張しました。Unbounding the Future: the Nanotechnology Revolution ^[1]と 。Unbounding the Futureは、分子ナノテクノロジーの考え方をあまり技術的ではない方法で紹介する読みやすい本です。同様の傾向の他の注目すべき作品には、Robert Freitasの Nanomedicine Vol. I と Vol. IIA 、およびKinematic Self-Replicating Machines "KSRM Table of Contents Page". Molecularassembler.comがあります。2010-09-05に取得。ロバート・フレイタスとラルフ・マークル著。
• BC Crandall 編『ナノテクノロジー: 地球規模の豊富さに関する分子的推測』 ( ISBN 0-262-53137-2 ) では、MNT の応用に関する興味深いアイデアが紹介されています。 

• フォーサイト研究所
• メインページ - Wise-Nano MNT のウィキ
• フレイタス博士のメカノシンセシスに関する参考文献がここに更新されました（走査プローブ顕微鏡に基づく関連技術も含まれています）
• Robert A. Freitas Jr. の Molecular Assembler の Web サイト
• ナノテクノロジーナウ ナノテクノロジーの基礎、ニュース、一般情報
• エリック・ドレクスラーの個人ウェブサイトとデジタルアーカイブ
• 国家ナノテクノロジーイニシアチブ
• 分子製造研究所
• 加速する未来のMNT記事