" There's Plenty of Room at the Bottom: An Invitation to Enter a New Field of Physics" er et foredrag holdt af fysiker Richard Feynman ved American Physical Societys årlige møde på California Institute of Technology den 29. december 1959 [1] . Feynman så muligheden for direkte at manipulere individuelle atomer som en mere kraftfuld form for syntetisk kemi end dem, der var i brug på det tidspunkt. Selvom versioner af rapporten blev genoptrykt i flere populære tidsskrifter, gik de stort set ubemærket hen og stimulerede ikke udviklingen af feltets konceptuelle grundlag. Siden 1980'erne har fortalere for nanoteknologi citeret ham for at retfærdiggøre den videnskabelige gyldighed af deres arbejde.
Feynman overvejede nogle af implikationerne af den generelle evne til at manipulere stof på atomare skala. Han var især interesseret i mulighederne for at lave tættere computerkredsløb og mikroskoper , der kunne se ting meget mindre, end det er muligt med scanningselektronmikroskoper . Disse ideer blev senere implementeret med scanningstunnelmikroskopet , atomkraftmikroskopet og andre eksempler på scanningsondemikroskopi og lagringssystemer såsom Tusindbenet , bygget af forskere ved IBM .
Feynman foreslog også, at det i princippet var muligt at skabe maskiner i nanoskala, der "arrangerer atomer, som vi vil" og udfører kemisk syntese gennem mekanisk manipulation.
Han introducerede også ideen om at " sluge lægen", en idé han tilskrev i et essay til sin ven og kandidatstuderende Albert Hibbs . Dette koncept var at skabe en lille kirurgisk robot, der kunne sluges.
Som et tankeeksperiment foreslog han at udvikle et sæt kvartarms manipulatorer underordnet operatørens hænder for at skabe en kvarts værktøjsmaskiner, svarende til dem, der findes i ethvert maskinværksted. Dette sæt små værktøjer ville så blive brugt af små hænder til at skabe og arbejde med ti sæt af en sekstende skala hænder og værktøjer osv., kulminerende i en milliard små fabrikker til at udføre massivt parallelle operationer. Han bruger pantografanalogien som en måde at formindske objekter på. Denne idé blev delvist forudset, ned til mikroskalaen, af science fiction-forfatteren Robert A. Heinlein i sin novelle "Waldo" fra 1942 [2] [3] .
Efterhånden som dimensionerne bliver mindre, skal redskabernes design ændres, fordi den relative størrelse af de forskellige kræfter ændres. Tyngdekraften vil miste sin tidligere betydning, og van der Waals-kræfter, såsom overfladespænding, vil blive vigtigere. Feynman nævnte disse skaleringsproblemer under sit foredrag. Ingen har endnu forsøgt sig med dette tankeeksperiment, men visse typer af biologiske enzymer og enzymkomplekser (især ribosomer ) fungerer kemisk på nogenlunde samme måde som Feynman [4] [5] så det . Feynman nævnte også i sit foredrag, at det på sigt kunne være bedre at bruge glas eller plast, fordi deres større homogenitet ville undgå problemer i meget små skalaer (metaller og krystaller er opdelt i områder, hvor gitterstrukturen dominerer) [6] . Det kunne være en god grund til at lave maskiner og elektronik af glas og plast. I øjeblikket er der elektroniske komponenter lavet af begge materialer. Fiberoptiske kabler er tilgængelige, som forstærker lysimpulser med jævne mellemrum ved hjælp af glas doteret med det sjældne jordarters element erbium . Det doterede glas skæres ind i fiberen og pumpes af en laser, der arbejder med en anden frekvens [7] . Der er FET'er lavet af polythiophen (en polymer skabt af Alan Heegers gruppe ), som bliver en elektrisk leder, når den oxideres. I 2016, hvad angår elektronmobilitet, haltede plastik kun 20 gange efter silicium [8] [9] .
På mødet afsluttede Feynman sin samtale med to problemer og tilbød en præmie på $1.000 til den første person, der løser dem. Den første opgave var at skabe en lillebitte motor ( nanomotor ), som til Feynmans overraskelse blev afsluttet i november 1960 af Caltech-uddannede William McLellan , en omhyggelig håndværker, der brugte traditionelle værktøjer [10] . Motoren opfyldte alle Feynmans krav, men brugte ikke de foreslåede nye teknologier. Det andet problem var evnen til at gøre tegnene så små, at hele Encyclopædia Britannica kunne printes på hovedet af en nål, svarende til en lineær skala på 1 : 25.000 25.000 gange og modtog den anden Feynman-pris [11] [12 ] [13] . Newmans vejleder, R. Fabian Pease, var bekendt med Feynmans foredrag efter at have læst det i 1966; dog var en anden kandidatstuderende i laboratoriet, Ken Polasko, som for nylig havde læst den, initiativtageren til at deltage i forsøget. Newman ledte efter et tilfældigt udsnit af tekst for at demonstrere sin teknologi. Valget faldt på A Tale of Two Cities, fordi "teksten ifølge Newman var perfekt, fordi den havde så mange forskellige former" [14] .
Magasinet New Scientist skrev, at "det videnskabelige publikum var fascineret." Feynman "snoede ideen ud af hovedet" uden "forberedte teser", så der var ingen trykt tekst til foredraget i starten. Den visionære beundrer havde en båndoptager med sig, og et redigeret udskrift, uden Feynmans vittigheder, blev forberedt til udgivelse af Caltech [15] . I februar 1960 offentliggjorde Caltech-tidsskriftet Engineering and Science denne tale. Ud over uddrag fra The New Scientist blev versioner trykt i The Saturday Review og Popular Science . Snart annoncerede aviser sejren i den første konkurrence [16] [17] . Foredraget indgik som sidste kapitel i bogen Miniaturization fra 1961 [18] .
Eric Drexler tog senere Feynmans koncept om en milliard bittesmå fabrikker og tilføjede i sin bog Engines of Creativity: The Coming Era of Nanotechnology , at de kunne producere kopier af sig selv under computerkontrol uden menneskelig operatørkontrol.
Siden Feynmans død har forskere, der studerer den historiske udvikling af nanoteknologi , konkluderet, at hans rolle i at katalysere nanoteknologisk forskning ikke blev værdsat af mange mennesker involveret i dette spirende felt i 1980'erne og 1990'erne. Chris Toumey, en kulturantropolog ved University of South Carolina, har genskabt udgivelses- og genoptrykshistorien for Feynmans tale, såvel som foredragets citationsliste i faglitteraturen [19] .
I Toomeys 2008-artikel "Reading Feynman into Nanotechnology" [20] fandt han 11 versioner af "Lots of Place"-udgivelsen, samt to eksempler på Feynmans nært beslægtede "Infinitesimal Machinery"-tale [21] , som Feynman selv kaldte Plenty af Room, Revisited (udgivet som Infinitesimal Machinery). Også i Toomeys links er videoer af denne anden forestilling. Tidsskriftet Nature Nanotechnology viede et nummer til dette emne i 2009 [22] [23] .
Toomey fandt ud af, at Feynmans taler havde ringe indvirkning i de tyve år efter den første udgivelse, målt ved citationspåvirkning i den videnskabelige litteratur, og ikke meget større indvirkning i tiåret efter, at scanningstunnelmikroskopet blev oprettet i 1981. Interessen for forelæsninger i videnskabelig litteratur steg markant i begyndelsen af 1990'erne. Dette skyldes sandsynligvis, at udtrykket "nanoteknologi" fik betydelig opmærksomhed efter dets brug af Drexler i bogen Engines of Creativity: The Coming Era of Nanotechnology fra 1986 , hvor Feynman blev citeret, og i en medfølgende artikel med titlen "Nanotechnology", udgivet senere i samme år i det populærvidenskabelige magasin Omni [24] [25] . Magasinet Nanoteknologi udkom i 1989; det berømte Eigler-Schweitzer-eksperiment , for den præcise manipulation af xenon-atomer, blev offentliggjort i Nature i april 1990; Videnskaben viede et særligt nummer til nanoteknologi i november 1991.
Toomeys analyse inkluderer også kommentarer fra nanoteknologer, der hævder, at Feynmans foredrag ikke havde indflydelse på deres tidlige arbejde, og de fleste af dem læste foredraget senere.
Feynmans position som nobelpristager og en vigtig skikkelse i det 20. århundredes videnskab har hjulpet tilhængere af nanoteknologi og givet et vigtigt intellektuelt link til fortiden [2] . Mere specifikt spillede hans autoritet og koncept for atomisk præcis fremstilling en rolle i at sikre finansiering til nanoteknologisk forskning, som det fremgår af præsident Clintons tale i januar 2000, hvor han opfordrede til et føderalt program:
Det foreslåede budget inkluderer $500 millioner i støtte til National Nanotechnology Initiative.Caltech er ikke nyt inden for nanoteknologi, som tillader manipulation af stof på atom- og molekylært niveau. For mere end 40 år siden stillede Caltech-medarbejder Richard Feynman spørgsmålet: "Hvad ville der ske, hvis vi kunne arrangere atomer et efter et, som vi vil have dem til?" [26]
Originaltekst (engelsk)[ Visskjule] Mit budget støtter et stort nyt nationalt nanoteknologiinitiativ til en værdi af 500 millioner dollars. Caltech er ikke fremmed for ideen om nanoteknologi, evnen til at manipulere stof på atom- og molekylært niveau. For over 40 år siden spurgte Caltechs egen Richard Feynman: "Hvad ville der ske, hvis vi kunne arrangere atomerne et efter et, som vi vil have dem?" [26] .Den version af loven om forskning og udvikling af nanoteknologi, der blev vedtaget af Repræsentanternes Hus i maj 2003, omfattede en undersøgelse af den tekniske gennemførlighed af molekylær fremstilling. Dette program blev afskaffet for at sikre finansiering til mindre kontroversiel forskning, men blev senere vedtaget af Senatet og underskrevet i lov af præsident George W. Bush den 3. december 2003 [27] .
I The Tree of Time , en novelle udgivet i 1964, bruger Damon Knight ideen om en barriere, der skal bygges atom for atom (en "tidsbarriere").