home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ The World of Computer Software / The World of Computer Software.iso / nanotech.zip / NANOTECH next >
Internet Message Format  |  1992-12-05  |  27KB

  1. From: josh@cs.rutgers.edu (J Storrs Hall)
  2. Date: 25 Nov 92 03:04:25 GMT
  3. Newsgroups: sci.nanotech
  4. Subject: FAQ
  5.  
  6.  
  7. [This is a prototype (actually 3rd version) FAQ file.  Comments welcome! -j]
  8.  
  9. Overview of Nanotechnology
  10. (not "Just the FAQs")
  11.  
  12. Adapted by J.Storrs Hall from papers by Ralph C. Merkle and K. Eric Drexler
  13.  
  14. INTRODUCTION
  15.  
  16. Nanotechnology is an anticipated manufacturing technology giving thorough,
  17. inexpensive control of the structure of matter. The term has sometimes been
  18. used to refer to any technique able to work at a submicron scale; Here on
  19. sci.nanotech we are interested in what is sometimes called molecular
  20. nanotechnology, which means basically "A place for every atom and every
  21. atom in its place."  (other terms, such as molecular engineering, molecular
  22. manufacturing, etc. are also often applied).
  23.  
  24. Molecular manufacturing will enable the construction of giga-op computers
  25. smaller than a cubic micron; cell repair machines; personal manufacturing
  26. and recycling appliances; and much more.
  27.  
  28. NANOTECHNOLOGY
  29.  
  30. Broadly speaking, the central thesis of nanotechnology is that almost any
  31. chemically stable structure that can be specified can in fact be built.
  32. This possibility was first advanced by Richard Feynman in 1959 [4] when he
  33. said: "The principles of physics, as far as I can see, do not speak against
  34. the possibility of maneuvering things atom by atom."  (Feynman won the 1965
  35. Nobel prize in physics).
  36.  
  37. This concept is receiving increasing attention in the research community.
  38. There have been two international conferences directly on molecular
  39. nanotechnology[30,31] as well as a broad range of conferences on related
  40. subjects.  Science [23, page 26] said "The ability to design and
  41. manufacture devices that are only tens or hundreds of atoms across promises
  42. rich rewards in electronics, catalysis, and materials.  The scientific
  43. rewards should be just as great, as researchers approach an ultimate level
  44. of control - assembling matter one atom at a time."  "Within the decade,
  45. [John] Foster [at IBM Almaden] or some other scientist is likely to learn
  46. how to piece together atoms and molecules one at a time using the STM
  47. [Scanning Tunnelling Microscope]."
  48.  
  49. Eigler and Schweizer[25] at IBM reported on "...the use of the STM at low
  50. temperatures (4 K) to position individual xenon atoms on a single- crystal
  51. nickel surface with atomic precision.  This capacity has allowed us to
  52. fabricate rudimentary structures of our own design, atom by atom.  The
  53. processes we describe are in principle applicable to molecules also. ..."
  54.  
  55. ASSEMBLERS
  56.  
  57. Drexler[1,8,11,19,32] has proposed the "assembler", a device having a
  58. submicroscopic robotic arm under computer control. It will be capable of
  59. holding and positioning reactive compounds in order to control the precise
  60. location at which chemical reactions take place.  This general approach
  61. should allow the construction of large atomically precise objects by a
  62. sequence of precisely controlled chemical reactions, building objects
  63. molecule by molecule.  If designed to do so, assemblers will be able to
  64. build copies of themselves, that is, to replicate.
  65.  
  66. Because they will be able to copy themselves, assemblers will be
  67. inexpensive. We can see this by recalling that many other products of
  68. molecular machines--firewood, hay, potatoes--cost very little. By working
  69. in large teams, assemblers and more specialized nanomachines will be able
  70. to build objects cheaply. By ensuring that each atom is properly placed,
  71. they will manufacture products of high quality and reliability. Left-over
  72. molecules would be subject to this strict control as well, making the
  73. manufacturing process extremely clean.
  74.  
  75.      Ribosomes
  76.  
  77. The plausibility of this approach can be illustrated by the ribosome.
  78. Ribosomes manufacture all the proteins used in all living things on this
  79. planet.  A typical ribosome is relatively small (a few thousand cubic
  80. nanometers) and is capable of building almost any protein by stringing
  81. together amino acids (the building blocks of proteins) in a precise linear
  82. sequence.  To do this, the ribosome has a means of grasping a specific
  83. amino acid (more precisely, it has a means of selectively grasping a
  84. specific transfer RNA, which in turn is chemically bonded by a specific
  85. enzyme to a specific amino acid), of grasping the growing polypeptide, and
  86. of causing the specific amino acid to react with and be added to the end of
  87. the polypeptide[9].
  88.  
  89. The instructions that the ribosome follows in building a protein are
  90. provided by mRNA (messenger RNA).  This is a polymer formed from the four
  91. bases adenine, cytosine, guanine, and uracil.  A sequence of several
  92. hundred to a few thousand such bases codes for a specific protein.  The
  93. ribosome "reads" this "control tape" sequentially, and acts on the
  94. directions it provides.
  95.  
  96.      Assemblers
  97.  
  98. In an analogous fashion, an assembler will build an arbitrary molecular
  99. structure following a sequence of instructions.  The assembler, however,
  100. will provide three-dimensional positional and full orientational control
  101. over the molecular component (analogous to the individual amino acid) being
  102. added to a growing complex molecular structure (analogous to the growing
  103. polypeptide).  In addition, the assembler will be able to form any one of
  104. several different kinds of chemical bonds, not just the single kind (the
  105. peptide bond) that the ribosome makes.
  106.  
  107. Calculations indicate that an assembler need not inherently be very large.
  108. Enzymes "typically" weigh about 10^5 amu (atomic mass units).  while the
  109. ribosome itself is about 3 x 10^6 amu[9].  The smallest assembler might be
  110. a factor of ten or so larger than a ribosome.  Current design ideas for an
  111. assembler are somewhat larger than this: cylindrical "arms" about 100
  112. nanometers in length and 30 nanometers in diameter, rotary joints to allow
  113. arbitrary positioning of the tip of the arm, and a worst-case positional
  114. accuracy at the tip of perhaps 0.1 to 0.2 nanometers, even in the presence
  115. of thermal noise.  Even a solid block of diamond as large as such an arm
  116. weighs only sixteen million amu, so we can safely conclude that a hollow
  117. arm of such dimensions would weigh less.  Six such arms would weigh less
  118. than 10^8 amu.
  119.  
  120.      Molecular Computers
  121.  
  122. The assembler requires a detailed sequence of control signals, just as the
  123. ribosome requires mRNA to control its actions.  Such detailed control
  124. signals can be provided by a computer.  A feasible design for a molecular
  125. computer has been presented by Drexler[2,11].  This design is mechanical in
  126. nature, and is based on sliding rods that interact by blocking or
  127. unblocking each other at "locks."  This design has a size of about 5 cubic
  128. nanometers per "lock" (roughly equivalent to a single logic gate).
  129. Quadrupling this size to 20 cubic nanometers (to allow for power,
  130. interfaces, and the like) and assuming that we require a minimum of 10^4
  131. "locks" to provide minimal control results in a volume of 2 x 10^5 cubic
  132. nanometers (.0002 cubic microns) for the computational element.  (This many
  133. gates is sufficient to build a simple 4-bit or 8-bit general purpose
  134. computer, e.g. a 6502).
  135.  
  136. An assembler might have a kilobyte of high speed (rod-logic based) RAM,
  137. (similar to the amount of RAM used in a modern one-chip computer) and 100
  138. kilobytes of slower but more dense "tape" storage - this tape storage would
  139. have a mass of 10^8 amu or less (roughly 10 atoms per bit - see below).
  140. Some additional mass will be used for communications (sending and receiving
  141. signals from other computers) and power.  In addition, there will probably
  142. be a "toolkit" of interchangable tips that can be placed at the ends of the
  143. assembler's arms.  When everything is added up a small assembler, with
  144. arms, computer, "toolkit," etc. should weigh less than 10^9 amu.
  145.  
  146. Escherichia coli (a common bacterium) weigh about 10^12 amu[9, page 123].
  147. Thus, an assembler should be much larger than a ribosome, but much smaller
  148. than a bacterium.
  149.  
  150.      Self Replicating Systems
  151.  
  152. It is also interesting to compare Drexler's architecture for an assembler
  153. with the Von Neumann architecture for a self replicating device.  Von
  154. Neumann's "universal constructing automaton"[21] had both a universal
  155. Turing machine to control its functions and a "constructing arm" to build
  156. the "secondary automaton."  The constructing arm can be positioned in a
  157. two-dimensional plane, and the "head" at the end of the constructing arm is
  158. used to build the desired structure.  While Von Neumann's construction was
  159. theoretical (existing in a two dimensional cellular automata world), it
  160. still embodied many of the critical elements that now appear in the
  161. assembler.
  162.  
  163. Should we be concerned about runaway replicators?  It would be hard to
  164. build a machine with the wonderful adaptability of living organisms.  The
  165. replicators easiest to build will be inflexible machines, like automobiles
  166. or industrial robots, and will require special fuels and raw materials, the
  167. equivalents of hydraulic fluid and gasoline. To build a runaway replicator
  168. that could operate in the wild would be like building a car that could go
  169. off-road and fuel itself from tree sap. With enough work, this should be
  170. possible, but it will hardly happen by accident. Without replication,
  171. accidents would be like those of industry today: locally harmful, but not
  172. catastrophic to the biosphere. Catastrophic problems seem more likely to
  173. arise though deliberate misuse, such as the use of nanotechnology for
  174. military aggression.
  175.  
  176.      Positional Chemistry
  177.  
  178. Chemists have been remarkably successful at synthesizing a wide range of
  179. compounds with atomic precision.  Their successes, however, are usually
  180. small in size (with the notable exception of various polymers).  Thus, we
  181. know that a wide range of atomically precise structures with perhaps a few
  182. hundreds of atoms in them are quite feasible.  Larger atomically precise
  183. structures with complex three-dimensional shapes can be viewed as a
  184. connected sequence of small atomically precise structures.  While chemists
  185. have the ability to precisely sculpt small collections of atoms there is
  186. currently no ability to extend this capability in a general way to
  187. structures of larger size.  An obvious structure of considerable scientific
  188. and economic interest is the computer.  The ability to manufacture a
  189. computer from atomically precise logic elements of molecular size, and to
  190. position those logic elements into a three- dimensional volume with a
  191. highly precise and intricate interconnection pattern would have
  192. revolutionary consequences for the computer industry.
  193.  
  194. A large atomically precise structure, however, can be viewed as simply a
  195. collection of small atomically precise objects which are then linked
  196. together.  To build a truly broad range of large atomically precise objects
  197. requires the ability to create highly specific positionally controlled
  198. bonds.  A variety of highly flexible synthetic techniques have been
  199. considered in [32].  We shall describe two such methods here to give the
  200. reader a feeling for the kind of methods that will eventually be feasible.
  201.  
  202. We assume that positional control is available and that all reactions take
  203. place in a hard vacuum.  The use of a hard vacuum allows highly reactive
  204. intermediate structures to be used, e.g., a variety of radicals with one or
  205. more dangling bonds.  Because the intermediates are in a vacuum, and
  206. because their position is controlled (as opposed to solutions, where the
  207. position and orientation of a molecule are largely random), such radicals
  208. will not react with the wrong thing for the very simple reason that they
  209. will not come into contact with the wrong thing.
  210.  
  211. Normal solution-based chemistry offers a smaller range of controlled
  212. synthetic possibilities.  For example, highly reactive compounds in
  213. solution will promptly react with the solution.  In addition, because
  214. positional control is not provided, compounds randomly collide with other
  215. compounds.  Any reactive compound will collide randomly and react randomly
  216. with anything available.  Solution-based chemistry requires extremely
  217. careful selection of compounds that are reactive enough to participate in
  218. the desired reaction, but sufficiently non-reactive that they do not
  219. accidentally participate in an undesired side reaction.  Synthesis under
  220. these conditions is somewhat like placing the parts of a radio into a box,
  221. shaking, and pulling out an assembled radio.  The ability of chemists to
  222. synthesize what they want under these conditions is amazing.
  223.  
  224. Much of current solution-based chemical synthesis is devoted to preventing
  225. unwanted reactions.  With assembler-based synthesis, such prevention is a
  226. virtually free by-product of positional control.
  227.  
  228. To illustrate positional synthesis in vacuum somewhat more concretely, let
  229. us suppose we wish to bond two compounds, A and B.  As a first step, we
  230. could utilize positional control to selectively abstract a specific
  231. hydrogen atom from compound A.  To do this, we would employ a radical that
  232. had two spatially distinct regions: one region would have a high affinity
  233. for hydrogen while the other region could be built into a larger "tip"
  234. structure that would be subject to positional control.  A simple example
  235. would be the 1-propynyl radical, which consists of three co-linear carbon
  236. atoms and three hydrogen atoms bonded to the sp3 carbon at the "base" end.
  237. The radical carbon at the radical end is triply bonded to the middle
  238. carbon, which in turn is singly bonded to the base carbon.  In a real
  239. abstraction tool, the base carbon would be bonded to other carbon atoms in
  240. a larger diamondoid structure which provides positional control, and the
  241. tip might be further stabilized by a surrounding "collar" of unreactive
  242. atoms attached near the base that would prevent lateral motions of the
  243. reactive tip.
  244.  
  245. The affinity of this structure for hydrogen is quite high.  Propyne (the
  246. same structure but with a hydrogen atom bonded to the "radical" carbon) has
  247. a hydrogen-carbon bond dissociation energy in the vicinity of 132
  248. kilocalories per mole.  As a consequence, a hydrogen atom will prefer being
  249. bonded to the 1-propynyl hydrogen abstraction tool in preference to being
  250. bonded to almost any other structure.  By positioning the hydrogen
  251. abstraction tool over a specific hydrogen atom on compound A, we can
  252. perform a site specific hydrogen abstraction reaction.  This requires
  253. positional accuracy of roughly a bond length (to prevent abstraction of an
  254. adjacent hydrogen).  Quantum chemical analysis of this reaction by Musgrave
  255. et. al.[41] show that the activation energy for this reaction is low, and
  256. that for the abstraction of hydrogen from the hydrogenated diamond (111)
  257. surface (modeled by isobutane) the barrier is very likely zero.
  258.  
  259. Having once abstracted a specific hydrogen atom from compound A, we can
  260. repeat the process for compound B.  We can now join compound A to compound
  261. B by positioning the two compounds so that the two dangling bonds are
  262. adjacent to each other, and allowing them to bond.
  263.  
  264. This illustrates a reaction using a single radical.  With positional
  265. control, we could also use two radicals simultaneously to achieve a
  266. specific objective.  Suppose, for example, that two atoms A1 and A2 which
  267. are part of some larger molecule are bonded to each other.  If we were to
  268. position the two radicals X1 and X2 adjacent to A1 and A2, respectively,
  269. then a bonding structure of much lower free energy would be one in which
  270. the A1-A2 bond was broken, and two new bonds A1-X1 and A2-X2 were formed.
  271. Because this reaction involves breaking one bond and making two bonds
  272. (i.e., the reaction product is not a radical and is chemically stable) the
  273. exact nature of the radicals is not critical.  Breaking one bond to form
  274. two bonds is a favored reaction for a wide range of cases.  Thus, the
  275. positional control of two radicals can be used to break any of a wide range
  276. of bonds.
  277.  
  278. A range of other reactions involving a variety of reactive intermediate
  279. compounds (carbenes are among the more interesting ones) are proposed in
  280. [32], along with the results of semi-empirical and ab initio quantum
  281. calculations and the available experimental evidence.
  282.  
  283. Another general principle that can be employed with positional synthesis is
  284. the controlled use of force.  Activation energy, normally provided by
  285. thermal energy in conventional chemistry, can also be provided by
  286. mechanical means.  Pressures of 1.7 megabars have been achieved
  287. experimentally in macroscopic systems[43].  At the molecular level such
  288. pressure corresponds to forces that are a large fraction of the force
  289. required to break a chemical bond.  A molecular vise made of hard
  290. diamond-like material with a cavity designed with the same precision as the
  291. reactive site of an enzyme can provide activation energy by the extremely
  292. precise application of force, thus causing a highly specific reaction
  293. between two compounds.
  294.  
  295. To achieve the low activation energy needed in reactions involving radicals
  296. requires little force, allowing a wider range of reactions to be caused by
  297. simpler devices (e.g., devices that are able to generate only small force).
  298. Further analysis is provided in [32].
  299.  
  300. Feynman said: "The problems of chemistry and biology can be greatly helped
  301. if our ability to see what we are doing, and to do things on an atomic
  302. level, is ultimately developed - a development which I think cannot be
  303. avoided."  Drexler has provided the substantive analysis required before
  304. this objective can be turned into a reality.  We are nearing an era when we
  305. will be able to build virtually any structure that is specified in atomic
  306. detail and which is consistent with the laws of chemistry and physics.
  307. This has substantial implications for future medical technologies and
  308. capabilities.
  309.  
  310.      Cost
  311.  
  312. One consequence of the existence of assemblers is that they are cheap.
  313. Because an assembler can be programmed to build almost any structure, it
  314. can in particular be programmed to build another assembler.  Thus, self
  315. reproducing assemblers should be feasible and in consequence the
  316. manufacturing costs of assemblers would be primarily the cost of the raw
  317. materials and energy required in their construction.  Eventually (after
  318. amortization of possibly quite high development costs), the price of
  319. assemblers (and of the objects they build) should be no higher than the
  320. price of other complex structures made by self-replicating systems.
  321. Potatoes - which have a staggering design complexity involving tens of
  322. thousands of different genes and different proteins directed by many
  323. megabits of genetic information - cost well under a dollar per pound.
  324.  
  325. PATHWAYS TO NANOTECHNOLOGY
  326.  
  327. The three paths of protein design (biotechnology), biomimetic chemistry,
  328. and atomic positioning are parts of a broad bottom up strategy: working at
  329. the molecular level to increase our ability to control matter. Traditional
  330. miniaturization efforts based on microelectronics technology have reached
  331. the submicron scale; these can be characterized as the top down strategy.
  332. The bottom-up strategy, however, seems more promising.
  333.     
  334. INFORMATION
  335.  
  336. More information on nanotechnology can be found in these books
  337. (all by Eric Drexler (and various co-authors)):
  338.  
  339. Engines of Creation (Anchor, 1986)      ISBN:  (?)
  340.  
  341.    This book was the definition of the original charter
  342.    of sci.nanotech.  Popularly written, it introduces 
  343.    assemblers, and discusses the various social and 
  344.    technical implications nanotechnology might have.
  345.  
  346. Unbounding the Future (Morrow, 1991)       0-688-09124-5
  347.  
  348.    Essentially an update of Engines, with a better low-level
  349.    description of how nanomachines might work, and less 
  350.    speculation on space travel, cryonics, etc.
  351.  
  352. Nanosystems (Wiley, 1992)                  0-471-57518-6
  353.  
  354.    This is the technical book that grew out of Drexler's
  355.    PhD thesis.  It is a real tour de force that provides a
  356.    *substantial* theoretical background for nanotech ideas.
  357.  
  358.  
  359. The Foresight Institute publishes on both technical and nontechnical
  360. issues in nanotechnology. For example, students may write for their
  361. free Briefing #1, "Studying Nanotechnology". The Foresight Institute's
  362. main publications are the Update newsletter and Background essay
  363. series.  The Update newsletter includes both policy discussions and a
  364. technical column enabling readers to find material of interest in the
  365. recent scientific literature.  These publications appear on
  366. sci.nanotech on a delayed basis. To receive them in timely fashion and
  367. paper form, send a donation of twenty-five dollars or more to:
  368.  
  369.     The Foresight Institute, Department U                 
  370.     P.O. Box 61058                       
  371.     Palo Alto, CA 94306 USA              
  372.  
  373. A set of papers and the archives of sci.nanotech can be had by standard
  374. anonymous FTP to planchet.rutgers.edu.
  375.  
  376. Sci.nanotech is moderated and is intended to be of a technical nature.
  377.  
  378. --JoSH (moderator)
  379.  
  380. REFERENCES
  381.  
  382. [Not all of these are referred to in the text, but they are of 
  383.  interest nevertheless.]
  384.  
  385. 1.     "Engines of Creation" by K. Eric Drexler, Anchor Press, 1986.
  386.  
  387. 2.     "Nanotechnology:  wherein molecular computers control tiny 
  388. circulatory submarines", by A. K. Dewdney, Scientific American, January 
  389. 1988, pages 100 to 103.
  390.  
  391. 3.     "Foresight Update", a publication of the Foresight Institute, Box 
  392. 61058, Palo Alto, CA 94306.
  393.  
  394. 4.     "There's Plenty of Room at the Bottom" a talk by Richard Feynman 
  395. (awarded the Nobel Prize in Physics in 1965) at an annual meeting of the 
  396. American Physical Society given on December 29, 1959.  Reprinted in 
  397. "Miniaturization", edited by H. D. Gilbert (Reinhold, New York, 1961) 
  398. pages 282-296. 
  399.  
  400. 5.     "Scanning Tunneling Microscopy and Atomic Force Microscopy:  
  401. Application to Biology and Technology" by P. K. Hansma, V. B. Elings, O. 
  402. Marti, and C. E. Bracker.  Science, October 14 1988, page 209-216.
  403.  
  404. 6.     "Molecular manipulation using a tunnelling microscope," by J. S. 
  405. Foster, J. E. Frommer and P. C. Arnett.  Nature, Vol. 331 28 January 
  406. 1988, pages 324-326.
  407.  
  408. 7.     "The fundamental physical limits of computation" by Charles H. 
  409. Bennet and Rolf Landauer, Scientific American Vol. 253, July 1985, pages 
  410. 48-56.
  411.  
  412. 8.     "Molecular Engineering:  An Approach to the Development of General 
  413. Capabilities for Molecular Manipulation," by K. Eric Drexler, 
  414. Proceedings of the National Academy of Sciences (USA), Vol 78, pp 5275-
  415. 78, 1981. 
  416.  
  417. 9.     "Molecular Biology of the Gene", fourth edition, by James D. 
  418. Watson, Nancy H. Hopkins, Jeffrey W. Roberts, Joan Argetsinger Steitz, 
  419. and Alan M. Weiner.  Benjamin Cummings, 1987.  It can now be purchased 
  420. as a single large volume.
  421.  
  422. 10.     "Tiny surgical robot being developed", San Jose Mercury News, Feb. 
  423. 18, 1989, page 26A
  424.  
  425. 11.     "Rod Logic and Thermal Noise in the Mechanical Nanocomputer", by 
  426. K. Eric Drexler, Proceedings of the Third International Symposium on 
  427. Molecular Electronic Devices, F. Carter ed., Elsevier 1988.
  428.  
  429. 12.     "Submarines small enough to cruise the bloodstream", in Business 
  430. Week, March 27 1989, page 64.
  431.  
  432. 13.     "Conservative Logic", by Edward Fredkin and Tommaso Toffoli, 
  433. International Journal of Theoretical Physics, Vol. 21 Nos. 3/4, 1982, 
  434. pages 219-253.
  435.  
  436. 14.     "The Tomorrow Makers", Grant Fjermedal, MacMillan 1986.
  437.  
  438. 15.     "Dissipation and noise immunity in computation and communication" 
  439. by Rolf Landauer, Nature, Vol. 335, October 27 1988, page 779.
  440.  
  441. 16.     "Notes on the History of Reversible Computation" by Charles H. 
  442. Bennett, IBM Journal of Research and Development, Vol. 32, No. 1, 
  443. January 1988.
  444.  
  445. 17.     "Classical and Quantum Limitations on Energy Consumption in 
  446. Computation" by K. K. Likharev, International Journal of Theoretical 
  447. Physics, Vol. 21, Nos. 3/4, 1982.
  448.  
  449. 18.     "Principles and Techniques of Electron Microscopy: Biological 
  450. Applications," Third edition, by M. A. Hayat, CRC Press, 1989.
  451.  
  452. 19.     "Machines of Inner Space" by K. Eric Drexler, 1990 Yearbook of 
  453. Science and the Future, pages 160-177, published by Encyclopedia 
  454. Britannica, Chicago 1989.
  455.  
  456. 20.     "Reversible Conveyer Computation in Array of Parametric Quantrons" 
  457. by K. K. Likharev, S. V. Rylov, and V. K. Semenov, IEEE Transactions on 
  458. Magnetics, Vol. 21 No. 2, March 1985, pages 947-950
  459.  
  460. 21.     "Theory of Self Reproducing Automata" by John Von Neumann, edited 
  461. by Arthur W. Burks,  University of Illinois Press, 1966.
  462.  
  463. 22.     "The Children of the STM" by Robert Pool, Science, Feb. 9, 1990, 
  464. pages 634-636.
  465.  
  466. 23.     "A Small Revolution Gets Under Way," by Robert Pool, Science, Jan. 
  467. 5 1990.
  468.  
  469. 24.     "Advanced Automation for Space Missions", Proceedings of the 1980 
  470. NASA/ASEE Summer Study, edited by Robert A. Freitas, Jr. and William P. 
  471. Gilbreath.  Available from NTIS, U.S. Department of Commerce, National 
  472. Technical Information Service, Springfield, VA 22161; telephone 703-487-
  473. 4650, order no. N83-15348
  474.  
  475. 25.     "Positioning Single Atoms with a Scanning Tunnelling Microscope," 
  476. by D. M. Eigler and E. K. Schweizer, Nature Vol 344, April 5 1990, page 
  477. 524-526.
  478.  
  479. 26.     "Mind Children" by Hans Moravec, Harvard University Press, 1988.
  480.  
  481. 27.     "Microscopy of Chemical-Potential Variations on an Atomic Scale" 
  482. by C.C. Williams and H.K. Wickramasinghe, Nature, Vol 344, March 22 
  483. 1990, pages 317-319.
  484.  
  485. 28.     "Time/Space Trade-Offs for Reversible Computation" by Charles H. 
  486. Bennett, SIAM J. Computing, Vol. 18, No. 4, pages 766-776, August 1989.
  487.  
  488. 29.     "Fixation for Electron Microscopy" by M. A. Hayat, Academic Press, 
  489. 1981.
  490.  
  491. 30.     "Nonexistent technology gets a hearing," by I. Amato, Science 
  492. News, Vol. 136, November 4, 1989, page 295.
  493.  
  494. 31.     "The Invisible Factory,"  The Economist, December 9, 1989, page 91.
  495.  
  496. 32.     "Nanosystems:  Molecular Machinery, Manufacturing and 
  497. Computation," by K. Eric Drexler, John Wiley 1992.
  498.  
  499. 33.     "MITI heads for inner space" by David Swinbanks, Nature, Vol 346, 
  500. August 23 1990, page 688-689.
  501.  
  502. 34.     "Fundamentals of Physics," Third Edition Extended, by David 
  503. Halliday and Robert Resnick, Wiley 1988.
  504.  
  505. 35.     "General Chemistry" Second Edition, by Donald A. McQuarrie and 
  506. Peter A. Rock, Freeman 1987.
  507.  
  508. 36.     "Charles Babbage On the Principles and Development of the 
  509. Calculator and Other Seminal Writings" by Charles Babbage and others.  
  510. Dover, New York, 1961.
  511.  
  512. 37.     "Molecular Mechanics" by U. Burkert and N. L. Allinger, American 
  513. Chemical Society Monograph 177 (1982).
  514.  
  515. 38.     "Breaking the Diffraction Barrier: Optical Microscopy on a 
  516. Nanometric Scale" by E. Betzig, J. K. Trautman, T.D. Harris, J.S. 
  517. Weiner, and R.L. Kostelak,  Science Vol. 251, March 22 1991, page 1468.
  518.  
  519. 39.     "Two Types of Mechanical Reversible Logic," by Ralph C. Merkle, 
  520. submitted to Nanotechnology.
  521.  
  522. 40.     "Atom by Atom, Scientists build 'Invisible' Machines of the 
  523. Future," Andrew Pollack, The New York Times, Science section, Tuesday 
  524. November 26, 1991, page B7.
  525.  
  526. 41.     "Theoretical analysis of a site-specific hydrogen abstraction 
  527. tool," by Charles Musgrave, Jason Perry, Ralph C. Merkle and William A. 
  528. Goddard III, in Nanotechnology, April 1992.
  529.  
  530. 42.     "Near-Field Optics: Microscopy, Spectroscopy, and Surface 
  531. Modifications Beyond the Diffraction Limit" by Eric Betzig and Jay K. 
  532. Trautman, Science, Vol. 257, July 10 1992, pages 189-195.
  533.  
  534. 43.     "Guinness Book of World Records,"  Donald McFarlan et. al., Bantam 
  535. 1989.
  536.  
  537.