आणविक असेंबलर

आणविक असेंबलर, जैसा कि के. एरिक ड्रेक्सलर द्वारा परिभाषित किया गया है, प्रस्तावित उपकरण है जो परमाणु परिशुद्धता के साथ प्रतिक्रियाशील अणुओं की स्थिति बनाकर रासायनिक प्रतिक्रियाओं का मार्गदर्शन करने में सक्षम है। आणविक असेंबलर प्रकार की आणविक मशीन है। कुछ जैविक अणु जैसे राइबोसोम इस परिभाषा में फिट बैठते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि वह एमआरएनए से निर्देश प्राप्त करते हैं और फिर प्रोटीन अणुओं के निर्माण के लिए अमीनो अम्ल के विशिष्ट अनुक्रमों को इकट्ठा करते हैं। चूँकि, आणविक असेंबलर शब्द सामान्यतः सैद्धांतिक मानव निर्मित उपकरणों को संदर्भित करता है। 2007 की शुरुआत में, ब्रिटिश इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान अनुसंधान परिषद ने राइबोसोम-जैसे आणविक असेंबलरों के विकास को वित्त पोषित किया है। स्पष्टतः, आणविक असेंबलर इस सीमित अर्थ में संभव हैं। बैटल मेमोरियल इंस्टीट्यूट के नेतृत्व में और संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग की अनेक राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं द्वारा आयोजित प्रौद्योगिकी रोडमानचित्र परियोजना|यू.एस. राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं ने परमाणु रूप से त्रुटिहीन निर्माण प्रौद्योगिकियों की श्रृंखला की खोज की है, जिसमें प्रोग्रामयोग्य आणविक संयोजन के लिए प्रारंभिक पीढ़ी और दीर्घकालिक दोनों संभावनाएं सम्मिलित हैं; सूची दिसंबर, 2007 में जारी की गई थी। 2008 में, इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान अनुसंधान परिषद ने छह वर्षों में £1.5 मिलियन (£1,942,235.57, 2021 में $2,693,808.00) की फंडिंग प्रदान की ) इंस्टीट्यूट फॉर मॉलिक्यूलर मैन्युफैक्चरिंग के साथ साझेदारी में मैकेनाइज्ड यंत्रसंश्लेषण की दिशा में काम करने वाले शोध के लिए। इसी तरह, आणविक असेंबलर शब्द का उपयोग विज्ञान कथाओं और लोकप्रिय संस्कृति में शानदार परमाणु-हेरफेर करने वाली नैनोमशीनों की विस्तृत श्रृंखला को संदर्भित करने के लिए किया गया है। आणविक असेंबलरों के संबंध में अधिकांश विवाद विधिी अवधारणाओं और लोकप्रिय कल्पनाओं दोनों के लिए नाम के उपयोग में भ्रम के कारण उत्पन्न होता है। 1992 में, ड्रेक्सलर ने संबंधित किन्तु उत्तम समझे जाने वाले शब्द आणविक विनिर्माण की शुरुआत की, जिसे उन्होंने व्यक्तिगत परमाणुओं में हेरफेर करके नहीं, किंतु यांत्रिक रूप से प्रतिक्रियाशील अणुओं की स्थिति द्वारा जटिल संरचनाओं के क्रमादेशित रासायनिक संश्लेषण के रूप में परिभाषित किया। यह आलेख अधिकतर लोकप्रिय अर्थों में आणविक असेंबलरों पर चर्चा करता है। इनमें काल्पनिक मशीनें सम्मिलित हैं जो व्यक्तिगत परमाणुओं में हेरफेर करती हैं और जीव जैसी स्व-प्रतिकृति मशीन | स्व-प्रतिकृति क्षमता, गतिशीलता, भोजन उपभोग करने की क्षमता आदि वाली मशीनें सम्मिलित हैं। यह उन उपकरणों से अधिक भिन्न हैं जो केवल (जैसा कि ऊपर परिभाषित किया गया है) प्रतिक्रियाशील अणुओं को परमाणु परिशुद्धता के साथ स्थित करके रासायनिक प्रतिक्रियाओं का मार्गदर्शन करते हैं।

क्योंकि सिंथेटिक आणविक असेंबलरों का निर्माण कभी नहीं किया गया है और इस शब्द के अर्थ के संबंध में भ्रम के कारण, इस बात पर बहुत विवाद रहा है कि क्या आणविक असेंबलर संभव हैं या केवल विज्ञान कथा हैं। भ्रम और विवाद भी नैनोटेक्नोलॉजी के रूप में उनके वर्गीकरण से उत्पन्न होते हैं, जो प्रयोगशाला अनुसंधान का सक्रिय क्षेत्र है जिसे पहले से ही वास्तविक उत्पादों के उत्पादन में क्रियान्वित किया जा चुका है; चूँकि, हाल तक, वहाँ था आणविक असेंबलरों के वास्तविक निर्माण में कोई शोध प्रयास नहीं।

फिर भी, जर्नल विज्ञान (पत्रिका) में प्रकाशित डेविड लेह (वैज्ञानिक) के समूह का 2013 का पेपर, कृत्रिम आणविक मशीन का उपयोग करके अनुक्रम-विशिष्ट तरीके से पेप्टाइड को संश्लेषित करने की नई विधि का विवरण देता है जो आणविक द्वारा निर्देशित होती है। कतरा. यह उसी तरह कार्य करता है जैसे राइबोसोम मैसेंजर आरएनए ब्लूप्रिंट के अनुसार अमीनो एसिड को इकट्ठा करके प्रोटीन का निर्माण करता है। मशीन की संरचना रोटाक्सेन पर आधारित है, जो आणविक धुरी के साथ फिसलने वाली आणविक अंगूठी है। रिंग में TH IO देर से समूह होता है, जो एक्सल से अनुक्रम में अमीनो एसिड को हटाता है, उन्हें पेप्टाइड असेंबली साइट पर स्थानांतरित करता है। 2018 में, उसी समूह ने इस अवधारणा का और अधिक उन्नत संस्करण प्रकाशित किया जिसमें आणविक रिंग पॉलिमरिक ट्रैक के साथ ओलिगोपेप्टाइड को इकट्ठा करने के लिए शटल करती है जो अल्फा हेलिक्स | α-हेलिक्स में बदल सकती है जो चाकोन व्युत्पन्न के enantioselective एपॉक्सीडेशन का प्रदर्शन कर सकती है ( तरह से राइबोसोम एंजाइम को असेंबल करने की याद दिलाता है)। मार्च 2015 में साइंस में प्रकाशित अन्य पेपर में, इलिनोइस विश्वविद्यालय के रसायनज्ञ ऐसे मंच की सूची करते हैं जो हजारों संगत बिल्डिंग ब्लॉकों के साथ छोटे अणुओं के 14 वर्गों के संश्लेषण को स्वचालित करता है।

2017 में, डेविड लेह (वैज्ञानिक) के समूह ने आणविक रोबोट की सूचना दी, जिसे कृत्रिम आणविक के विभिन्न प्रतिक्रियाशील साइटों के मध्य आणविक सब्सट्रेट को स्थानांतरित करने के लिए नैनोमैकेनिकल रोबोटिक बांह का उपयोग करके आणविक उत्पाद के चार भिन्न-भिन्न स्टीरियोआइसोमर में से किसी का निर्माण करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। मशीन। 'ए मॉलिक्यूलर असेंबलर' शीर्षक से संलग्न समाचार और दृश्य लेख में आणविक रोबोट के संचालन को प्रभावी ढंग से प्रोटोटाइप आणविक असेंबलर के रूप में रेखांकित किया गया है।

नैनोफैक्टरीज
नैनोफैक्ट्री प्रस्तावित प्रणाली है जिसमें नैनोमशीनें (आण्विक असेंबलर, या औद्योगिक रोबोट हथियार जैसी) बड़े परमाणु रूप से त्रुटिहीन भागों का निर्माण करने के लिए मैकेनोसिंथेसिस के माध्यम से प्रतिक्रियाशील अणुओं को जोड़ती हैं। बदले में, इन्हें मैक्रोस्कोपिक (दृश्यमान) किन्तु फिर भी परमाणु-त्रुटिहीन उत्पाद बनाने के लिए मिश्रित आकार के पोजिशनिंग तंत्र द्वारा इकट्ठा किया जाएगा।

नैनोप्रणाली्स: मॉलिक्यूलर मशीनरी, मैन्युफैक्चरिंग एंड कंप्यूटेशन (1992) में प्रकाशित के. एरिक ड्रेक्सलर की दृष्टि में, विशिष्ट नैनोफैक्ट्री डेस्कटॉप बॉक्स में फिट होगी, जो खोजपूर्ण इंजीनियरिंग का उल्लेखनीय कार्य है। 1990 के दशक के समय, अन्य लोगों ने नैनोफैक्ट्री अवधारणा का विस्तार किया है, जिसमें राल्फ मर्कले द्वारा नैनोफैक्ट्री कन्वर्जेंट असेंबली का विश्लेषण, जे. स्टोर्स हॉल, फॉरेस्ट बिशप|फॉरेस्ट बिशप के यूनिवर्सल असेंबलर द्वारा प्रतिकृति नैनोफैक्टरी आर्किटेक्चर का प्रणाली डिजाइन, पेटेंट घातीय असेंबली प्रक्रिया सम्मिलित है। ज़ीवेक्स, और क्रिस फीनिक्स (सेंटर फॉर रिस्पॉन्सिबल नैनोटेक्नोलॉजी में अनुसंधान के निदेशक) द्वारा 'आदिम नैनोफैक्ट्री' के लिए शीर्ष-स्तरीय प्रणाली डिज़ाइन। इन सभी नैनोफैक्ट्री डिज़ाइनों (और अधिक) को रॉबर्ट फ्रीटास और राल्फ मर्कले द्वारा किनेमेटिक सेल्फ-रेप्लिकेटिंग मशीन्स (2004) के अध्याय 4 में संक्षेपित किया गया है। नैनोफैक्ट्री सहयोग, 2000 में फ्रीटास और मर्कल द्वारा स्थापित, केंद्रित, चल रहा प्रयास है जिसमें 10 संगठनों और 4 देशों के 23 शोधकर्ता सम्मिलित हैं जो व्यावहारिक शोध एजेंडा विकसित कर रहा है। विशेष रूप से स्थिति-नियंत्रित डायमंड मैकेनोसिंथेसिस और हीरे जैसा नैनोफैक्ट्री विकास के उद्देश्य से।

2005 में, ड्रेक्सलर के सहयोग से, जॉन बर्च द्वारा नैनोफैक्ट्री अवधारणा की कंप्यूटर एनिमेटेड|कंप्यूटर-एनिमेटेड लघु फिल्म का निर्माण किया गया था। इस तरह के दर्शन अनेक बौद्धिक स्तरों पर बहुत बहस का विषय रहे हैं। किसी ने भी अंतर्निहित सिद्धांतों के साथ दुर्गम समस्या की खोज नहीं की है और किसी ने भी यह सिद्ध नहीं किया है कि सिद्धांतों को व्यवहार में अनुवादित किया जा सकता है। चूँकि, बहस जारी है, इसमें से कुछ को आणविक नैनो प्रौद्योगिकी लेख में संक्षेपित किया गया है।

यदि नैनोफैक्ट्रीज़ का निर्माण किया जा सकता है, तब विश्व अर्थव्यवस्था में गंभीर व्यवधान अनेक संभावित ऋणात्मक प्रभावों में से होगा, चूंकि यह तर्क दिया जा सकता है कि इस व्यवधान का थोड़ा ऋणात्मक प्रभाव होगा, यदि हर किसी के पास ऐसी नैनोफैक्ट्रीज़ हों। बड़े लाभ की भी आशा रहेगी. विज्ञान कथा के विभिन्न कार्यों ने इन और समान अवधारणाओं की खोज की है। ऐसे उपकरणों की संभावना मैकेनिकल इंजीनियरिंग प्रोफेसर डेम ऐन डाउलिंग के नेतृत्व में यूके के प्रमुख अध्ययन के आदेश का हिस्सा थी।

स्वयं प्रतिकृति
आणविक असेंबलरों को स्व-प्रतिकृति मशीनों के साथ भ्रमित कर दिया गया है। किसी वांछित उत्पाद की व्यावहारिक मात्रा का उत्पादन करने के लिए, विशिष्ट विज्ञान कथा सार्वभौमिक आणविक असेंबलर के नैनोस्केल आकार के लिए बहुत बड़ी संख्या में ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है। चूँकि, इस तरह के सैद्धांतिक आणविक असेंबलर को स्वयं प्रतिकृति के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है, स्वयं की अनेक प्रतियों का निर्माण कर सकता है। इससे उत्पादन की घातीय दर संभव हो सकेगी। फिर, पर्याप्त मात्रा में आणविक असेंबलर उपलब्ध होने के पश्चात्, उन्हें वांछित उत्पाद के उत्पादन के लिए फिर से प्रोग्राम किया जाएगा। चूँकि, यदि आणविक असेंबलरों की स्व-प्रतिकृति पर रोक नहीं लगाई गई तब इससे प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले जीवों के साथ प्रतिस्पर्धा हो सकती है। इसे इकोफैगी या ग्रे गू समस्या कहा गया है। आणविक असेंबलरों के निर्माण की विधि जैविक प्रणालियों द्वारा नियोजित विकासवादी प्रक्रियाओं की नकल करना है। जैविक विकास कम-सफल वेरिएंट को खत्म करने और अधिक-सफल वेरिएंट के पुनरुत्पादन के साथ यादृच्छिक भिन्नता से आगे बढ़ता है। जटिल आणविक असेंबलरों का उत्पादन सरल प्रणालियों से विकसित किया जा सकता है क्योंकि जटिल प्रणाली जो काम करती है वह सदैव सरल प्रणाली से विकसित होती है जो काम करती है।. . . शुरुआत से डिज़ाइन की गई जटिल प्रणाली कभी काम नहीं करती है और इसे काम करने के लिए पैच-अप नहीं किया जा सकता है। आपको फिर से शुरुआत करनी होगी, ऐसे प्रणाली से शुरुआत करनी होगी जो काम करता हो। चूँकि, अधिकांश प्रकाशित सुरक्षा दिशानिर्देशों में प्रतिकृति डिज़ाइन विकसित करने के विरुद्ध सिफ़ारिशें सम्मिलित हैं जो जीवित उत्परिवर्तन या विकास से गुजरने की अनुमति देती हैं। अधिकांश असेंबलर डिज़ाइन स्रोत कोड को भौतिक असेंबलर से बाहर रखते हैं। विनिर्माण प्रक्रिया के प्रत्येक चरण में, उस चरण को सामान्य कंप्यूटर फ़ाइल से पढ़ा जाता है और सभी असेंबलरों को प्रसारित किया जाता है। यदि कोई असेंबलर उस कंप्यूटर की सीमा से बाहर हो जाता है, या जब उस कंप्यूटर और असेंबलरों के मध्य का लिंक टूट जाता है, या जब वह कंप्यूटर अनप्लग हो जाता है, तब असेंबलर प्रतिकृति बनाना बंद कर देते हैं। ऐसा प्रसारण आर्किटेक्चर आण्विक नैनोटेक्नोलॉजी पर दूरदर्शिता दिशानिर्देशों और 137-आयामी रेप्लिकेटर डिज़ाइन स्थान के मानचित्र द्वारा अनुशंसित सुरक्षा सुविधाओं में से है। फ़्रीटास और मर्कले द्वारा हाल ही में प्रकाशित अनेक व्यावहारिक तरीके प्रदान करता है जिसके द्वारा प्रतिकृतियों को अच्छे डिज़ाइन द्वारा सुरक्षित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

ड्रेक्सलर और स्माली बहस
आणविक असेंबलरों की कुछ अवधारणाओं के सबसे मुखर आलोचकों में से प्रोफेसर रिचर्ड स्माले (1943-2005) थे जिन्होंने नैनो टेक्नोलॉजी के क्षेत्र में अपने योगदान के लिए नोबेल पुरस्कार जीता था। स्माली का मानना ​​था कि ऐसे असेंबलर शारीरिक रूप से संभव नहीं थे और उन्होंने उन पर वैज्ञानिक आपत्तियां प्रस्तुत कीं। उनकी दो प्रमुख विधिी आपत्तियों को मोटी उंगलियों की समस्या और चिपचिपी उंगलियों की समस्या कहा गया। उनका मानना ​​​​था कि इससे आणविक असेंबलरों की संभावना समाप्त हो जाएगी जो व्यक्तिगत परमाणुओं को त्रुटिहीन रूप से चुनने और रखने के द्वारा काम करते हैं। ड्रेक्सलर और सहकर्मियों ने इन दो विवादों पर प्रतिक्रिया दी 2001 के प्रकाशन में।

स्माली का यह भी मानना ​​था कि स्व-प्रतिकृति मशीनों के सर्वनाशकारी खतरों के बारे में ड्रेक्सलर की अटकलें, जिन्हें आणविक असेंबलरों के सामान्तर माना गया है, नैनो टेक्नोलॉजी के विकास के लिए सार्वजनिक समर्थन को खतरे में डाल देंगी। आणविक असेंबलरों के संबंध में ड्रेक्सलर और स्माल्ली के मध्य बहस को संबोधित करने के लिए केमिकल एंड इंजीनियरिंग न्यूज़ ने बिंदु-प्रतिवाद प्रकाशित किया जिसमें पत्रों के आदान-प्रदान सम्मिलित थे जो विवादों को संबोधित करते थे।

विनियमन
प्रणाली की शक्ति पर अटकलें जिन्हें आणविक असेंबलर कहा जाता है, ने नैनो टेक्नोलॉजी के निहितार्थ पर व्यापक राजनीतिक चर्चा को जन्म दिया है। यह आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण है कि नैनोटेक्नोलॉजी बहुत व्यापक शब्द है और इसमें आणविक असेंबलर सम्मिलित हो सकते हैं। शानदार आणविक असेंबलरों के संभावित निहितार्थों की चर्चा ने वर्तमान और भविष्य की नैनो प्रौद्योगिकी के विनियमन के लिए कॉल को प्रेरित किया है। विनिर्मित उत्पादों में एकीकृत की जा रही नैनोटेक्नोलॉजी के संभावित स्वास्थ्य और पारिस्थितिक प्रभाव को लेकर बहुत वास्तविक चिंताएँ हैं। उदाहरण के लिए, हरित शांति ने नैनोटेक्नोलॉजी से संबंधित सूची प्रारंभ की है जिसमें उन्होंने पर्यावरण में प्रस्तुत किए गए नैनोमटेरियल्स की विषाक्तता पर चिंता व्यक्त की है। चूँकि, यह असेंबलर विधि का केवल संक्षिप्त संदर्भ देता है। यूके रॉयल सोसाइटी और रॉयल एकेडमी ऑफ इंजीनियरिंग ने नैनोसाइंस और नैनोटेक्नोलॉजीज: अवसर और अनिश्चितताएं नामक सूची भी प्रारंभ की। नैनोटेक्नोलॉजी के व्यापक सामाजिक और पारिस्थितिक प्रभावों के संबंध में। यह सूची संभावित तथाकथित आणविक असेंबलरों द्वारा उत्पन्न खतरे पर चर्चा नहीं करती है।

औपचारिक वैज्ञानिक समीक्षा
2006 में, नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज|यू.एस. नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज ने लंबी सूची, ए मैटर ऑफ साइज: नेशनल नैनोटेक्नोलॉजी इनिशिएटिव की त्रिवार्षिक समीक्षा के हिस्से के रूप में आणविक विनिर्माण के अध्ययन की सूची जारी की। अध्ययन समिति ने नैनोप्रणाली्स की विधिी सामग्री की समीक्षा की, और अपने निष्कर्ष में कहा कि संभावित प्रणाली प्रदर्शन के अनेक प्रश्नों के संबंध में किसी भी उपस्थित सैद्धांतिक विश्लेषण को निश्चित नहीं माना जा सकता है, और उच्च-प्रदर्शन प्रणालियों को क्रियान्वित करने के लिए इष्टतम पथों की भविष्यवाणी विश्वास के साथ नहीं की जा सकती है। यह इस क्षेत्र में ज्ञान को आगे बढ़ाने के लिए प्रायोगिक अनुसंधान की पक्षसमर्थन करता है:

यद्यपि सैद्धांतिक गणना आज की जा सकती है, किन्तु इस समय इस तरह के बॉटम-अप विनिर्माण प्रणालियों की रासायनिक प्रतिक्रिया चक्रों, त्रुटि दर, संचालन की गति और थर्मोडायनामिक दक्षता की अंततः प्राप्य सीमा का विश्वसनीय अनुमान नहीं लगाया जा सकता है। इस प्रकार, निर्मित उत्पादों की अंततः प्राप्य पूर्णता और जटिलता, चूंकि सिद्धांत रूप में गणना की जा सकती है, विश्वास के साथ भविष्यवाणी नहीं की जा सकती है। अंत में, इष्टतम अनुसंधान पथ जो उन प्रणालियों तक ले जा सकते हैं जो थर्मोडायनामिक दक्षता सीमा और जैविक प्रणालियों की अन्य क्षमताओं को इस समय विश्वसनीय रूप से भविष्यवाणी नहीं कर सकते हैं। शोध निधि जो जांचकर्ताओं की प्रयोगात्मक प्रदर्शनों का उत्पादन करने की क्षमता पर आधारित है जो अमूर्त मॉडल से जुड़ती है और दीर्घकालिक दृष्टि का मार्गदर्शन करती है, इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए सबसे उपयुक्त है।

ग्रे गू
संभावित परिदृश्य जिसकी कल्पना की गई है वह ग्रे गू के रूप में नियंत्रण से बाहर स्व-प्रतिकृति आणविक असेंबलर है जो अपनी प्रतिकृति जारी रखने के लिए कार्बन का उपभोग करता है। यदि अनियंत्रित किया जाता है, तब ऐसी यांत्रिक प्रतिकृति संभावित रूप से पूरे ईकोरियोजन या पूरी पृथ्वी (इकोफैगी) का उपभोग कर सकती है, या यह कार्बन, एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट, या यूवी प्रकाश (जो कुछ नैनोमोटर उदाहरणों पर चलती है) जैसे आवश्यक संसाधनों के लिए प्राकृतिक जीवनरूपों को मात दे सकती है। चूँकि, इकोफैगी और 'ग्रे गू' परिदृश्य, सिंथेटिक आणविक असेंबलरों की तरह, अभी भी काल्पनिक प्रौद्योगिकियों पर आधारित हैं जिन्हें अभी तक प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित नहीं किया गया है।

यह भी देखें

 * नैनोजैव प्रौद्योगिकी
 * आण्विक मशीन
 * जैवनैतिकता
 * जैवसुरक्षा
 * जैवसुरक्षा
 * जैवप्रौद्योगिकी
 * पारिस्थितिकी संहार
 * इकोफैगी
 * सांता क्लॉज़ मशीन
 * 3 डी प्रिंटिग
 * कल्पना में नैनो टेक्नोलॉजी

बाहरी संबंध

 * Molecular Dynamics Studio (2016) free open-source multi-scale modeling and simulation program for nano-composites with special support for structural DNA nanotechnology (originally Nanoengineer-1 by Nanorex)
 * Nano-Hive: Nanospace Simulator (2006) free software for modeling nanotech entities
 * Foresight Guidelines for Responsible Nanotechnology Development (2006) of molecular manufacturing technologies
 * Center for Responsible Nanotechnology (2008)
 * Molecular Assembler website (2008)
 * Rage Against the (Green) Machine (2003) in Wired
 * Government launches nano study UK EducationGuardian, 11 June 2003
 * Unraveling the Big Debate over Small Machines (2004) from BetterHumans.com
 * Design considerations for an assembler (1995) by Ralph Merkle
 * Kinematic Self-Replicating Machines — online technical book: first comprehensive survey of molecular assemblers (2004) by Robert Freitas and Ralph Merkle
 * Design of a Primitive Nanofactory (2003)
 * Video - Nanofactory in Action (2006)
 * Nanofactory technology
 * Review of Molecular Manufacturing
 * Integrated Nanosystems for Atomically Precise Manufacturing — United States Department of Energy Workshop – August 5–6, 2015