معلومات

نانوسيستمز ، اريك دريكسلر. ملخص.

نانوسيستمز ، اريك دريكسلر. ملخص.

أنظمة النانو بقلم إريك دريكسلر ملخص موجز للكتاب
أنظمة النانو: الآلات والتصنيع والحوسبة الجزيئية
بواسطة اريك دريكسلر.
العنوان الأصلي: النظم النانوية: الآلات الجزيئية والتصنيع والحساب.

يجب أن يكون التصنيع الجزيئي قادرًا على تطوير أنظمة ميكانيكية نانوية بأداء مذهل. يشرح هذا الكتاب كيف يمكن لأنظمة النانو هذه ، باستخدام الفيزياء والكيمياء كأساس ، بناء منتجات كبيرة بكفاءة ، وذات دقة ذرية وقوة ماسية ، بما في ذلك أجهزة كمبيوتر قوية جدًا (10 ملايين MIPS لكل مللي وات) بالإضافة إلى محركات قوية جدًا (a ميغاواط لكل ملليمتر مكعب).

الجزء الأول: المبادئ الفيزيائية

الفصل 2: ​​المقاييس الكلاسيكية وقوانين المقياس

يمكن التنبؤ بالعديد من الخصائص النانوية من خلال الفيزياء ، فالكهرومغناطيسية لا تعمل ، لكن الإحصاء الكهروستاتيكي يعمل بشكل جيد للغاية. يتسبب في مزيد من التراخي ، ولكن ليس كثيرًا. تبريد الأنظمة الصغيرة سهل. الأشياء الصغيرة جدًا تتحرك بشكل أسرع.يمكن التنبؤ بالعديد من الخصائص النانوية من خلال الفيزياء. لا تعمل الكهرومغناطيسية ، لكن الإحصاء الكهروستاتيكي يعمل جيدًا. الأشياء الصغيرة جدًا تتحرك بشكل أسرع.الفصل 3: أسطح الطاقة المحتملةيمكن التنبؤ بالتفاعلات الكيميائية بشكل أو بآخر. يمكن اشتقاق الخواص الميكانيكية من خصائص الترابط الكيميائي الأسطح لزجة ولينة.الفصل الرابع: الديناميكيات الجزيئيةالأنظمة الذرية تتحرك وتتحرك. التكوينات / المواقف المختلفة للأنظمة لها طاقات مختلفة. يمكن للتكوين الذي يتطلب الكثير من الطاقة (بالنسبة للضوضاء الحرارية) أن يشكل حاجزًا بين الحالات ؛ بين الحواجز (في الآبار المحتملة) ، يمكن للنظام أن يفترض أي تكوين ، ويمكن حساب احتمال كل منها.الفصل الخامس: عدم اليقين الموضعييمكن إجراء تقديرات لأشياء مثل قضبان الغاز والينابيع والمكابس ، مع مراعاة التأثيرات المشتركة لكيمياء الكم والضوضاء الحرارية. بالنسبة لمعظم الأغراض ، يعتبر عدم اليقين الموضعي دالة بسيطة لدرجة الحرارة والصلابة.الفصل السادس: الانتقالات والأخطاء والأضرارإذا كان ارتفاع الحواجز بين الآبار المحتملة معروفًا ، فيمكن حساب احتمال عبورها (أي التسبب في رد فعل أو ارتكاب خطأ) باستخدام دالة درجة الحرارة والوقت. يمكن حساب أخطاء تحديد المواقع. الروابط التساهمية القوية لا تنكسر عادة في درجة حرارة الغرفة بين عشية وضحاها. في نظام جيد التصميم ، سيكون الضرر الأكثر أهمية هو ذلك الناتج عن إشعاع الخلفية - نسب قليلة سنويًا لكل ميكرون مكعب.الفصل السابع: تبديد الطاقةهناك طرق عديدة لتسخين الطاقة. يمكن حساب هذه. إنها تسبب تأخرًا في المحامل والمكونات المتحركة الأخرى ، وعادة ما تكون الطاقة المشتتة متناسبة مع سرعة النظام.الفصل الثامن: التركيب الميكانيكييتمتع التخليق الميكانيكي بالعديد من المزايا مقارنة بتركيب طور المحلول الآخر ، ويجب أن يكون له نفس مجموعة المنتجات.يمكنك تطبيق التحكم الموضعي للاختيار بين مواقع التفاعل المتشابهة والحفاظ على عزل الجزيئات التفاعلية. هناك عدد غير قليل من الجزيئات التفاعلية الصلبة التي تعمل في الكيمياء الميكانيكية لمرحلة الفراغ. ردود الفعل المختلفة المقترحة التي تشكل الماس.الجزء الثاني: المكونات والأنظمةالفصل 9: المكونات الهيكلية النانويةحتى قضبان وأغلفة الماس الصغيرة يمكن أن تظهر صلابة مفيدة وسطح محدد جيدًا. يمكن التحكم في الشكل والحجم بدرجة عالية من الدقة عن طريق استبدال الذرات ، وهذا يوفر لنا قدرًا هائلاً من الاحتمالات لتصميم الأجزاء.الفصل العاشر: واجهات متحركة وأجزاء متحركةتحتوي الأجزاء المتحركة على النطاق الذري على نتوءات ، لكن الضوضاء الحرارية يمكن أن تمر عبر هذه المطبات (حواجز منخفضة الطاقة) ، والتي تتضمن صفر احتكاك ثابت في درجة الحرارة العادية. يظل الاحتكاك الديناميكي موضوعًا للنقاش (الفصل 7). يمكن للذرات أن تكون بمثابة أسنان جارية جيدة. يتم عرض النماذج الجزيئية للآليات بما في ذلك المشية الكوكبية. يتم طرح موضوعات مثل السقاطة والأسطح المنزلقة غير المستوية والواجهات اللاصقة وغيرها من الهياكل المفيدة.تحتوي الأجزاء المتحركة على النطاق الذري على نتوءات ، لكن الضوضاء الحرارية يمكن أن تمر عبر هذه المطبات (حواجز منخفضة الطاقة) ، بما في ذلك عدم احتكاك ثابت في درجة الحرارة العادية. يتم طرح موضوعات مثل السقاطة والأسطح المنزلقة غير المستوية والواجهات اللاصقة وغيرها من الهياكل المفيدة.يتناول هذا الفصل أجهزة القياس والأنظمة التوافقية والحلقية والسوائل والإغلاق والمضخات والتبريد النمطي هندسيًا (استخلاص 105 واط من 1 سم 3) والكهرباء الساكنة (1017 واط / متر مكعب كثافة الطاقة بكفاءة> 99٪).الفصل الثاني عشر: أنظمة الحوسبة الميكانيكية النانويةيتعامل مع البوابات المنطقية الميكانيكية ، والسجلات ، والمنطق العشوائي ، والمنطق العكسي ، ونقل البيانات بعيد المدى. تشير الحسابات إلى صلاحية 106-التعشيق وحدات المعالجة المركزية 1 جيجاهرتز (يمكن مقارنتها بـ 2000 معالجات دقيقة) التي تشغل أقل من 1 ميكرون مكعب وتستخدم 60nW. (هذا حد أدنى ويمكن تحسينه على الأرجح)الفصل الثالث عشر: تصنيف الجزيئات ومعالجتها وتجميعها (أو مُجمِّعوها)يصف تصنيف الدوارات لاستيراد الجزيئات وتنقية تيار الإدخال ؛ الناقلون؛ ربط مواقع؛ المطاحن الجزيئية متكررة الكيمياء الميكانيكية (وتوليد الطاقة) ؛ آليات الاجتماع الشرطي ؛ ذراع إنسان آلي صلب بدرجة كافية لأداء الكيمياء الميكانيكية في درجة حرارة الغرفة بمدى 100 نانومتر.الفصل الرابع عشر: أنظمة التصنيع الجزيئي Tratatemas المتعلقة بقضايا تصميم المصنع على الطاولة: اتحاد الكتل على نطاق متوسط ​​؛ نظام تصميم المصنع ؛ نظام شلالصدف) وتوزيع منتجات المصانع ؛ وفرة؛ حسابات على الإنتاجية (قادرة على الوصول إلى وزنك في ساعة واحدة). سيكون هذا أفضل بكثير من التصنيع التقليدي في نواح كثيرة ، كما أنه يغطي مفاهيم اللغات التي تصف الأشكال ومجمعي التصميم.الجزء الثالث: استراتيجيات التنفيذالفصل الخامس عشر: الهندسة الجزيئيةتنفذ الخلايا العديد من الآليات: الدعامات ، والدعامات ، والمحامل ، والمحركات / المحركات ، إلخ. تصميم البوليمر الحيوي أسهل من مشكلة طي البروتين. يمكن أن يفترض تركيب الحلول بداية الأنظمة الجافة لتقنية النانو الجزيئية. استخدام مجاهر المسح (SPM) لتصنيع وعرض الصور.الفصل السادس عشر: مسارات التصنيع الجزيئيهناك عدة طرق؛ يمكنك استخدام الأوتار للخلف للعثور على طريق قابل للتطبيق. يتم وصف المشغلات والمعالجات البسيطة ، وكذلك التلاعب الجزيئي ، ووسطاء طور المحلول ، وطرق تقليل وقت التطوير.الملحق أ: قضايا المنهجية في العلوم النظرية التطبيقية حتى مع وجود بيانات غير كاملة ، يمكن الحصول على أرقام موثوقة ومفيدة لعمل تنبؤات موثوقة.الملحق ب: البحوث ذات الصلةتتغذى العديد من المجالات في مجال تقنية النانو الجزيئية ، ولكن لم يتم إنجاز سوى القليل من العمل المحدد حتى الآن.

فيديو: المادة الأكثر سوادا في العالم (شهر اكتوبر 2020).