Техника - молодёжи 1989-12, страница 22

можно сконструировать из 20 аминокислот, выстроенных в линейную цепь. Значит, неизбежно потребуется широко использовать разнообразные неорганические моле кулы и кристаллоподобные структуры.

Еще хуже то, что белковую нано машину пока никак не удается спроектировать. Невозможно даже предсказать — в какую структуру свернется вновь синтезированная полипептидная цепь, а тем более на что окажется способной эта структура, да и сможет ли она вообще что-то делать. И уж совсем безнадежной кажется обратная задача: исходя из нужной нам функции белковой молекулы рас считать первичную последовательность ее аминокислот (а это и есть задача проектирования).

Как уже говорилось, всем этим занимаются специалисты по генной и белковой инженерии но они еще далеки от уверенного решения даже прямых задач. В основном они проводят небольшие модификации ферментов с уже известной структурой и функцией, надеясь усилить их активность, избирательность и т. д., действуя при этом часто «на ощупь».

Как видим, есть много серьезных причин сделать ставку на устройства, близкие к обычным машинам В то же время без биоподобных структур очень трудно начать манипулировать отдельными атомами и молекулами, да и другие их сильные стороны терять не хочется. Поэтому во втором поколении на-номашины соединят в себе свойства и живых и технических систем, в.слючат в свой состав и ферменты и шестеренки.

СБОРЩИК

Основным типом машин второго поколения, по мысли Дрекслера, станет так называемый ассемблер, то есть сборщик. Из любых нуж ных атомов и молекул он должен уметь строить наносистемы любого назначения — двигатели, «станки», вычислительные устройства, средства связи и т. д Это будет универсальный молекулярный робот со сменными программами на «перфолентах» типа цепочек РНК или ДНК, но в отличие от живых систем легко изменяемых и заменяемых. Процесс смены программы мог бы напоминать заражение клетки ви

русом, от чего она перестраива ется на синтез чуждых ей белков

С созданием сборщиков нанотех-нологию можно будет считать окон чательно родившейся, получив шей твердую самостоятельную основу

Вот как представляет Дрекслер общие черты сборщиков и их работу. По аналогии с биомолекулами и современными сложными механизмами обычного типа можно считать что сборщику для выполне ния его задач достаточно иметь порядка 10 тыс. подвижных и неподвижных узлов, каждый из которых построен в среднем из сотни элементарных деталей атомов (итого порядок сложности около миллиона атомов). Это соответствует размеру примерно в одну тридцатую средней бактерии.

Внешне сборщик можно представить как ящик с «рукой» — мани пулятором длиной в сотню атомов. Сам манипулятор прост, но может оперировать сменными инстру ментами любой сложности. Инстру ментами служат молекулы, имеющие активные реакционные центры, то есть участки, способные образовывать прочные химические связи с другими молекулами. Внутри сборщика размещены устройства, двигающие манипулятор, заменяющие молекулярные инструменты в его за хвате и, конечно, содержащие программу всех действий.

Как и рибосомы в клетке, сборщики будут работать в емкостях со специальной жидкостью, богатой исходными материалами, молеку лами-заготовками, а также «топли

вом» молекулами с большим за пасом химической энергии.

Видимо, «рука» будет просто ожидать, пока нужная молекула, пройдя через избирательную насад ку, в своем хаотическом движении не ударится о захват По этому принципу работают активные уча стки всех ферментов. В их структуре есть изгибы, которые по фор ме и размеру точно соответствуют нужной молекуле — и никакой другой. У быстрых ферментов скорость обработки составляет миллион частиц в секунду при достаточной их концентрации в среде

Рабочий цикл сборщика, таким образом, может повторяться примерно миллион раз в секунду. Эту оценку можно подтвердить другим, независимым рассуждением: «рука» сборщика примерно в 50 млн раз короче руки человека, и, значит, если сохранять эквивалент инерционных нагрузок, она сможет двигаться примерно во столько же раз быстрее. Опять же для надеж ности зададим сверхнизкую инер ционную нагрузку, соответствующую одному движению человече ской руки в минуту. Для нанома нипулятора это будет эквивалентно примерно тому же миллиону движений в секунду (50 ООО 000:60).

Как предупреждает Дрекслер, для практической наноинженерии очень опасны хаотические тепловые колебания атомов и молекул. Они могут помешать манипулятору робота обрабатывать и устанавливать детали с нужной точностью. Правда, в определенных случаях они полезны, например, когда ма

20