Ученые разрабатывают молекулярные структуры

Главная проблема нанотехнологий — в том, чтобы научиться строить сложные системы из очень малых, нано-размерных (от 1 до 100 миллиардных долей метра) деталей (группы молекул и отдельные молекулы). Триумфом точности было бы спуститься вообще на уровень атомов и уметь помещать каждый атом ровно на предназначенное место в соответствии с планом.

Это уже делалось, но в ограниченных масштабах. Химики и биотехнологи давно научились создавать структуры с точностью до атома, поскольку в каждой хорошо изученной молекуле расположение каждого атома точно известно. Но проблема в том, чтобы создавать объекты повышенной сложности. Специалисты по молекулярным технологиям надеются достичь этого путем самосборки — создания молекул, которые самопроизвольно соединятся друг с другом определенным образом, подобно кускам мозаики.

Каждый компьютер или смартфон содержит миллиарды электронных нанокомпонентов размером в десятки атомов. Сейчас они в атомном масштабе выглядят очень грубо. По мере того как технологии атомной сборки устройств разовьются, такие самосо-бирающиеся машины станут всё чаще применяться, в том числе для создания новых электронных компонентов. В современной медицине уже используются молекулярные компоненты.

Умение соединять их друг с другом оптимальным образом приведет к более эффективной диагностике и лечению заболеваний.

Самособирающиеся устройства, однако, требуют особых деталей. Стандартные транзисторы однотипны, а вот части самособирающихся систем должны иметь разные формы и размеры, чтобы конечный продукт собирался одним-единственным способом. Атомные размеры компонентов ограничивают выбор возможных форм, но они должны быть достаточно разнообразны, чтобы обеспечивать такую сборку. Разработку и синтез наборов молекулярных фрагментов пока только начинают внедрять в производство.

До недавнего времени лишь биологические молекулы обладали достаточно высоким уровнем разнообразия и достаточно большими размерами. Белкй, например, показали себя как прекрасный материал для молекулярной инженерии: отдельные белковые молекулы—это компактные объекты, созданные из полимеров, связанных наподобие нейлона, которые могут образовывать вещества, твердые как рог или столь же эластичные, как волокна шелка. Инженерия белковых молекул развивается, превращаясь в процветающую область, и создание сложных самособирающихся систем — вопрос уже сегодняшнего дня.