Molekulaarinen nanoteknologia (MNT) on toistaiseksi hypoteettinen mutta potentiaalisesti erittäin hyödyllinen valmistustekniikka, jonka avulla voitaisiin rakentaa monimutkaisia kolmiulotteisia rakenteita atomien tarkkuudella käyttäen epäorgaanista alkuperää olevien koneiden hallitsemia kemiallisia reaktioita. Molekulaarisessa valmistusprosessissa kukin atomi tai molekyyli saatetaan tarkkaan valitulle paikalleen muodostettavassa struktuurissa.

MNT:n katsotaan usein juontavan juurensa vuoteen 1959, Richard Feynmanin kuuluisaan There's Plenty of Room at the Bottom -puheeseen, jossa hän visioi minimaalisen pienen mittakaavan teknologian mahdollisuuksia. Ensimmäinen tieteellinen julkaisu aiheesta löytyy vuodelta 1981, ja ensimmäinen yleistajuinen teos — Engines of Creation — vuodelta 1986. Näiden kirjoittaja Eric Drexler hahmottelee molekulaarisen nanoteknologian mahdollisuuksia kokoojan käsitteen kautta.

Kokooja (assembler) on molekulaarinen rakennuslaite; tarttumavälineillään se kykenee asettelemaan reaktiivisia aineita siten, että tarkalleen haluttu kemiallinen reaktio tapahtuu. Tätä toistaen kehittynyt kokooja voisi rakentaa lähes minkä tahansa kemiallisesti stabiilin struktuurin, kuten Drexler alustavasti osoitti teknisemmässä kirjassaan Nanosystems (1992), johon hän kokosi yhteen siihen mennessä tehtyä alan tutkimustyötä. Erityisesti kokooja kykenee tekemään kopioita itsestään, joten kunhan yksi sellainen saadaan valmistettua, niitä voidaan tuottaa lisää helposti ja halvalla nykyisten soluviljelmien tapaan.

Soluilla onkin jo oma vastineensa kokoojille: ribosomit. Ribosomit rakentavat aminohapoista kaikkien elollisten olentojen olennaisia rakennuspalikoita, proteiineja, DNA:han koodattujen rakennusohjeiden mukaan. Erityisesti ribosomit rakentavat myös kopioita itsestään, ja niitä on spekuloitu voitavan mahdollisesti käyttää myös yleisemmän nanoteknologian alkuvaiheessa proteiineista muodostuvien mutta ribosomeja yleisempien nanokoneiden valmistukseen.

Edistyneen nanoteknologian seurauksena materiaalisten objektien, olivat ne sitten taloja, lääkkeitä (esim. immuunijärjestelmää tukevia nanokoneita) tai vaikka avaruusaluksia, rakentaminen vaatisi riittävän nanokokoojamäärän lisäksi vain sopivan kokoojaohjelman kehittämisen, koska raaka-aineita — atomeja — on ympäristöstä saatavilla minimaalisin kustannuksin. Luonnollisesti kokoojien ohjelmoinnissa olisi ainakin aluksi omat ongelmansa, mutta nämä oletettavasti saataisiin ennen pitkää ratkaistua. Kokoojaa vastaavan nanopurkajan kehittäminen voisi auttaa tässä — purkajalla voisi hajottaa halutun esineen atomeiksi, kuitenkin siten, että purkaja samalla muodostaisi valmiin kokoojaohjelman sellaisen toisintamiseksi. (Tällaisen purkajan kehittäminen on tosin toki varsin epätriviaali ongelma sinänsä.)

Erityismaininnan tuotteista, jotka nanokokoojat mahdollistaisivat, ansaitsevat nanotietokoneet — nykyisiä oleellisesti nopeammat ja pienemmät tietokoneet. Nanosystems-kirjassa esitellään mekaaniseen sauvalogiikkaan perustuva nanotietokonemalli, jonka teoreettinen tietojenkäsittelykapasiteetti on huikea — miljoonan transistorin 1 GHz nopeudella pyörivä nanoprosessori mahtuisi 400 nanometriä kanttiinsa olevaan kuutioon ja vaatisi 60 nanowatin tehon. Vastaavalla tekniikalla toteutettu 100 wattia tehoa vaativa pöytäkone voisi suorittaa 10^18 käskyä sekunnissa, eli n. miljardi kertaa enemmän kuin Pentium-siru.

Huomattavaa on, että nämä luvut pätevät todellakin mekaaniseen laskentaan perustuvalle nanokoneelle — elektroniset nanotietokoneet olisivat todennäköisesti tätäkin kertaluokkia tehokkaampia. Drexler keskittyi kirjassaan mekaanisiin tietokoneisiin ainoastaan niiden helpon analysoitavuuden takia.

Koska vahvan nanoteknologian potentiaaliset vaikutukset ovat valtavat, on ensiarvoisen tärkeää kiinnittää asiaan asianmukaista huomiota. Nanoteknologian väärinkäyttö voisi aiheuttaa globaalisti erittäin pahoja ongelmia (ks. esim. ns. globaali ekofagia -ongelma). Tämä riski tuleekin pyrkiä minimoimaan, ja esim. Foresight Institute onkin perustettu juuri tällaisia tarkoituksia varten.

On syytä huomata, että vaikka nanoteknologia-termiä alkujaan yleistyessään käytettiinkin viittaamaan tässä esittelemäämme melkoisen edistyneeseen teknologiseen tasoon, on termin merkitys sittemmin laajentunut kattamaan myös nykypäiväisen minimaalisen pienen mittakaavan teknologian ja sen kaupalliset sovellukset. Nykyään yleisesti käytetäänkin termiä molekulaarinen nanoteknologia (MNT) nanoteknologian alkuperäisemmässä edistyneemmässä merkityksessä, joskin tämäkin termi on jo jossain määrin laimentunut. Jotkut ovatkin ottaneet käyttöön esimerkiksi vahva nanoteknologia tai machine-phase nanotechnology -termejä tässä spekulatiivisemmassa merkityksessä.

Lisätietoa:

• SIAI:n nanoteknologiaesittelysivu — lyhyehkö yleistajuinen johdatus MNT:hen ja joihinkin sen keskeisiin seurauksiin.
• Institute for Molecular Manufacturing ja Zyvex — MNT:hen liittyviä tutkimuslaitoksia.
• Foresight Institute ja Center for Responsible Nanotechnology — MNT:n seurauksia ja riskitekijöitä tarkastelevia tahoja, jotka pyrkivät myös aiheeseen liittyvän yhteiskunnallisen keskustelun stimulointiin.
• Nanotechnology Now ja NanoApex — nanoteknologia-alan uutisportaaleja.
• Feasibility of Molecular Manufacturing — Foresight Instituten sivu, jolle on koottu molekulaarisen nanoteknologian periaatteellista mahdollisuutta koskevaa keskustelua.
• http://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_nanotechnology