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/ NetNews Usenet Archive 1992 #30 / NN_1992_30.iso / spool / sci / nanotech / 712 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-12-20  |  5.5 KB

  1. Path: sparky!uunet!spool.mu.edu!yale.edu!qt.cs.utexas.edu!cs.utexas.edu!rutgers!igor.rutgers.edu!planchet.rutgers.edu!nanotech
  2. From: merkle@parc.xerox.com (Ralph Merkle)
  3. Newsgroups: sci.nanotech
  4. Subject: Re: Some questions re "Nanosystems".
  5. Message-ID: <Dec.17.20.24.12.1992.25394@planchet.rutgers.edu>
  6. Date: 18 Dec 92 01:24:13 GMT
  7. Sender: nanotech@planchet.rutgers.edu
  8. Lines: 93
  9. Approved: nanotech@aramis.rutgers.edu
  10.  
  11. > Topic   6:  Nanosystems - New Drexler Book - Critique
  12. > By: Hudson Hayes Luce (hluce) on Sun, Nov 15, '92
  13.  
  14.  
  15. >   For starters, let's look at p259, figs. 9.2a-e. Drexler terms these
  16. >  structures
  17. >   "diamondoid" and ascribes the properties of diamond to them. Diamond
  18. >   is made up of carbon atoms covalently bonded to each other, and except
  19. >   for the surface, all bonds are single bonds. All of the three-atom C-C-C bond
  20. >   angles are 109.5 degrees, and all of the C-C-C-C bond dihedral angles are
  21. >   + or - 120 degrees. This conformation minimizes strain energy. Moreover,
  22. >   all of the rings in the structure are six-membered.
  23. >  
  24. >   However, in structure 9.2c, there are fused 3- and 4-membered rings, which
  25. >   have bond angles of 60 degrees and 90 degrees, respectively, and whose
  26. >   C-C-C-C dihedral angles, in some cases, are 0 degrees. This structure is
  27. >   highly strained due to bond angle deformation and non-bonded steric
  28. >   interactions. Compound 9.2c can thus be assumed to be highly unstable
  29. >   at room temperatures, and is probably subject to thermodynamically-
  30. >   driven rearrangement.
  31.  
  32. To quote from "Molecular Mechanics," by Burkert and Allinger, ACS Monograph 177,
  33. page 117, "There are a substantial number of relatively simple, cyclopropane-
  34. containing molecules with known structures, or known heats of formation,
  35. or sometimes both.  We exclude from consideration here a number of relatively
  36. large molecules containing a cyclopropane ring (in steroids, for example),
  37. for which crystallographic structures are available.  These are not really
  38. suitable for parameterization of the cyclopropane part of a molecule, because
  39. there are too many other kinds of interactions present to complicate matters.
  40. The compounds examined (174) are shown below."
  41.  
  42. There follows illustrations of 13 compounds which contain 3-member rings.
  43. Note that cyclopropane has 3 carbon atoms located at the corners of a triangle.
  44.  
  45. The hexagonal form of carbon, which involves torsional angles of 0 degrees,
  46. exists in nature.  To quote from "Modified Phases of Diamond Formed under
  47. Shock Compression and Rapid Quenching" by Hisako Hirai and Ken-Ichi Kondo,
  48. Science Vol. 253, page 772, August 16 1991:  "Crystalline forms of pure
  49. carbon, such as diamond, lonsdaleite (hexagonal diamond), graphite, and
  50. carbynes have long been recognized.  Diamond and hexagonal diamond have
  51. been synthesized by both static and dynamic high-pressure techniques."
  52.  
  53. >   On p265 Drexler states "acquiring and processing molecules from solution.."
  54. >   in reference to a possible use of nanosystems, but on p5 he states that "The
  55. >   operating environment assumed for the nanomechanical and mechano-
  56. >   synthetic systems discussed in Part II is high vacuum"
  57. >  
  58. >   Describe a high-vacuum/solvent interface.
  59.  
  60. This is illustrated on page 374, figure 13.1.  There is a diamondoid wall
  61. between the liquid external environment and the high-vacuum internal
  62. environment.  Figure 13.4 illustrates a multi-staged cascade which will
  63. produce an output with a contaminant fraction of less than 10^-15.
  64.  
  65.  
  66. >   On p 196 it is stated, "In solution-phase chemistry, when molecular
  67. >  potential
  68. >   energy is transformed into mechanical energy, this promptly appears as heat
  69. >   Reactions that reduce potential energy are accordingly termed exothermic,
  70. >   those that increase it, endothermic. In mechanochemical systems, however,
  71. >   potential energy released by a reaction can often be stored elsewhere in the
  72. >   mechanical system, either as potential energy or as kinetic energy in the
  73. >  form
  74. >   of orderly motion"
  75. >  
  76. >   Potential energy can be transformed into kinetic energy. True.
  77. >   Kinetic energy can be stored in the form of orderly motion. True.
  78. >  
  79. >   Kinetic energy can also be dissipated as heat, as random vibrational,
  80. >  rotationl, or translational motion.
  81. >  
  82. >   Analyse Drexler's statement in light of the 2nd Law of Thermodynamics. If
  83. >  this
  84. >   statement is true, perpetual motion is possible.
  85.  
  86. The second law is safe, and Drexler's statement in no way implies that
  87. violation of the second law is feasible.  For a specific example of a
  88. mechanosynthetic process that converts chemical energy into energy elsewhere
  89. in the system, consider the analysis on page 223 (figure 8.6) of the
  90. cleavage of a C-C bond.  Figure 8.7 illustrates the energies involved.
  91. The reaction is reversible, so mechanical energy can be converted either to
  92. or from chemical energy.  The exact efficiency of this conversion will vary
  93. depending on the specific design.
  94.  
  95. If we broaden the definition of "mechanochemical" to include biological
  96. muscles (which is reasonable in this case, as the underlieing principles
  97. governing energy conversion and dissipation in biological muscles are the
  98. same as the principles involved in systems that comply with the more
  99. specific definition of "mechanochemical" adopted by Drexler for "Nanosystems"),
  100. then Drexler's statement also applies to a person lifting a weight.  Some
  101. fraction of the chemical potential energy that is released in the muscles
  102. is used to lift the weight, thus converting chemical energy into a mechanical
  103. form.  Lifting weights does not violate the second law of thermodynamics.
  104.