Die Vorstellung vom „Replikator“ ist in unserer kollektiven Vorstellungskraft verwurzelt und führt uns direkt in eine von Star Trek inspirierte Zukunft. Brauchen Sie eine Mahlzeit? Drücken Sie eine Taste am Replikator. Brauchen Sie einen Schraubenschlüssel? Drücken Sie die gleiche Taste. Alles, was Sie wollen, kann vor Ort hergestellt werden, Science-Fiction ist Freiheit.
Aber ist es nur Science-Fiction?
Das Konzept, Dinge „Atom für Atom“ aufzubauen, wurde erstmals von vorgeschlagen Richard Feynman in eine großartige Rede von 1959, der vielleicht dazu beigetragen hat, der Forschung zur Nanotechnologie Impulse und Faszination zu verleihen. Die Idee gewann dann in den 80er und 90er Jahren an Bedeutung, angetrieben durch die wissenschaftliche und populärwissenschaftliche Arbeit von K. Eric Drexler, der Ingenieur und Theoretiker, der als Vater der Nanotechnologie gilt.
Welche Chance haben wir, einen Replikator zu bauen?
Laut Feynman gibt es kein physikalisches Gesetz, das den Zusammenbau von Molekülen und Atomen auf diese Weise verbietet. Das ist nicht nur plausibel, sondern wir selbst sind auch ein lebendiges Beispiel für „Nanofabrikation“. Zellen verfügen über die notwendige Ausrüstung, um Baupläne (DNA) zu nutzen und Nachrichten zu kodieren (RNA), die den molekularen „Gießereien“ (Ribosomen) Anweisungen geben.
Aber die Natur ist nicht mehr der einzige „Replikator“ (der korrektere Begriff wäre „Nanohersteller“, aber ich werde auch weiterhin den „populären“ verwenden. Weil ich ein Trekkie bin, deshalb). Die menschliche Kreativität hat bereits synthetische Werkzeuge entwickelt, die selbst in verschwindend kleinen Maßstäben funktionieren, aber es gibt eindeutig noch etwas zu verfeinern.
Welche Probleme gibt es?
Die Hindernisse bei der praktischen Gestaltung eines Replikators könnten ein Buch füllen. Und sie füllten sich auf jeden Fall eine berühmte Debatte zwischen Drexler selbst und dem Nobelpreisträger Richard Kleiney. Smalley hob das Problem der „klebrigen Finger“ und „fetten Finger“ hervor. Hinter einfachen Namen stehen diese Probleme deutlich für die Schwierigkeiten, die mit der mechanischen Manipulation von Molekülen und Atomen verbunden sind. Unser Körper ist ein Beispiel dafür, wie Dinge erschaffen werden können, aber es ist nicht einfach, sie zu „berühren“, wenn sie so klein sind.
Smalley schlug vor, dass Nanomacher durch chemische Prozesse funktionieren könnten, wie sie beispielsweise im Inneren von Zellen ablaufen. Allerdings weist diese Perspektive auch erhebliche Mängel auf, etwa eine begrenzte Vielfalt an Molekülen, die hergestellt werden können, und die Notwendigkeit, ein riesiges Gebiet der Chemie zu erschließen, das einfach noch unbekannt ist.
Replikator, es herrscht Misstrauen?
Um es kurz zu machen: Das wissenschaftliche Denken hat sich in den letzten Jahren an Smalleys Positionen gefestigt, was den Impuls für die Erforschung des Replikators gebremst hat. Dennoch bleibt das Vertrauen einiger Wissenschaftler in die Möglichkeit, dass Nanobots (Roboter in Nanogröße) heute und Nanomacher morgen die Gesellschaft revolutionieren würden, unverändert. Heutzutage kommt die Nanofabrikation einer praktischen Nanofabrikation am nächsten Polymerase-Kettenreaktion (PCR), eine bahnbrechende Erfindung hinter der Verbreitung von DNA-Sequenzierung, Tests auf Infektionskrankheiten und forensischen Untersuchungen.
Wie funktioniert es? Stellen Sie sich das ein bisschen wie den „Klonstempel“ von Photoshop vor. Mit einer speziellen Mischung aus Chemikalien, sogenannten „Reagenzien“, und einer speziellen Maschine, einem sogenannten „Thermocycler“, dupliziert die PCR einen bestimmten Strang genetischen Materials hunderte Millionen Mal.
Kurz gesagt
Nanofertigung ist durchaus möglich, auch wenn die Hürden enorm sind. Aber die Revolution, die es für die menschliche Zivilisation mit sich bringen könnte, bedeutet, dass die Idee, einen Replikator zu haben, zu verlockend ist, um aufzugeben. Der Preis ist die Geduld wert, und die Menschen werden ihm weiterhin nachjagen. Kurz gesagt, Grenzwissenschaft, aber Wissenschaft. Und das reicht.
