自己組織化に基づく製造

自己組織化に基づく製造とは、自己組織化とプログラム可能な物質を使用して工業規模で製品を製造する制御されたプロセスを指します。従来の製造および加工では、ワークピースに物理的および精度上の制限があり、つまり、ワークピースの最小寸法を低くすることが現代の製造における大きな課題となっています。エンジニアリング自己組織化法は、ワークピースの寸法制限を克服する上で大きな可能性を秘めています。一般に、ほとんどの自己組織化アプリケーションには、形状（秩序）、相互作用、エネルギーという 3 つの重要な要素があります。自己組織化に基づく製造の効率を改善したり、形を整えたりするには、これら 3 つの要素の 1 つ以上を利用する必要があります。これは、これまでに例がほとんどない新興市場です。しかし、この分野は、ナノエレクトロニクスからバイオエンジニアリングまで、多くの産業市場に革命を起こす大きな可能性を示しています。

多くのプロセスが実験室規模で開発に成功しており、将来的には大規模な工業製造への拡大が期待されています。

• 単一DNA分子上の配列特異的分子リソグラフィー^[2]
• 金属表面での直接分子集合^[3]
• アミロイド繊維と選択的金属沈着：NMタンパク質繊維^[4]は、実験室試験において電極を接続するのに有用なナノワイヤを作成することが実証されています。
• 電子部品の表面張力誘導自己組織化。

一例として、ミネソタ大学の研究者が実証した自動リールツーリール流体自己組立機があります。^[1]この機械は、発光ダイオードを使用して照明パネルを製造するために設計されました。組立は、 SMT配置装置用の市販のピックアンドプレース機の2倍の速度、つまり1時間あたり8,000チップに対して1時間あたり15,000チップで行われました。同時に、自己組立はピックアンドプレース機の精度率も上回りました。

宇宙、高高度、自由落下シナリオ、深海など、最も過酷な環境で使用される材料の製造。^[5]環境は、より少ないまたは最小限のエネルギー消費で自己組織化相互作用を増加させるのに有利な条件を備えています。これらの環境での用途では、多くの場合、高い精度が求められ、困難も増えますが、既存の構造における制約は少なくなります。