home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / nanotech / 727 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-12-23  |  26.8 KB

  1. Path: sparky!uunet!cis.ohio-state.edu!pacific.mps.ohio-state.edu!linac!att!cbnewsm!cbnewsl!att-out!rutgers!igor.rutgers.edu!planchet.rutgers.edu!nanotech
  2. From: josh@cs.rutgers.edu (J Storrs Hall)
  3. Newsgroups: sci.nanotech
  4. Subject: FAQ
  5. Message-ID: <Dec.23.18.48.53.1992.29982@planchet.rutgers.edu>
  6. Date: 23 Dec 92 23:48:55 GMT
  7. Sender: nanotech@planchet.rutgers.edu
  8. Lines: 527
  9. Approved: nanotech@aramis.rutgers.edu
  10.  
  11. Overview of Nanotechnology
  12. (not "Just the FAQs")
  13.  
  14. Adapted by J.Storrs Hall from papers by Ralph C. Merkle and K. Eric Drexler
  15.  
  16. INTRODUCTION
  17.  
  18. Nanotechnology is an anticipated manufacturing technology giving thorough,
  19. inexpensive control of the structure of matter. The term has sometimes been
  20. used to refer to any technique able to work at a submicron scale; Here on
  21. sci.nanotech we are interested in what is sometimes called molecular
  22. nanotechnology, which means basically "A place for every atom and every
  23. atom in its place."  (other terms, such as molecular engineering, molecular
  24. manufacturing, etc. are also often applied).
  25.  
  26. Molecular manufacturing will enable the construction of giga-ops computers
  27. smaller than a cubic micron; cell repair machines; personal manufacturing
  28. and recycling appliances; and much more.
  29.  
  30. NANOTECHNOLOGY
  31.  
  32. Broadly speaking, the central thesis of nanotechnology is that almost any
  33. chemically stable structure that can be specified can in fact be built.
  34. This possibility was first advanced by Richard Feynman in 1959 [4] when he
  35. said: "The principles of physics, as far as I can see, do not speak against
  36. the possibility of maneuvering things atom by atom."  (Feynman won the 1965
  37. Nobel prize in physics).
  38.  
  39. This concept is receiving increasing attention in the research community.
  40. There have been two international conferences directly on molecular
  41. nanotechnology[30,31] as well as a broad range of conferences on related
  42. subjects.  Science [23, page 26] said "The ability to design and
  43. manufacture devices that are only tens or hundreds of atoms across promises
  44. rich rewards in electronics, catalysis, and materials.  The scientific
  45. rewards should be just as great, as researchers approach an ultimate level
  46. of control - assembling matter one atom at a time."  "Within the decade,
  47. [John] Foster [at IBM Almaden] or some other scientist is likely to learn
  48. how to piece together atoms and molecules one at a time using the STM
  49. [Scanning Tunnelling Microscope]."
  50.  
  51. Eigler and Schweizer[25] at IBM reported on "...the use of the STM at low
  52. temperatures (4 K) to position individual xenon atoms on a single- crystal
  53. nickel surface with atomic precision.  This capacity has allowed us to
  54. fabricate rudimentary structures of our own design, atom by atom.  The
  55. processes we describe are in principle applicable to molecules also. ..."
  56.  
  57. ASSEMBLERS
  58.  
  59. Drexler[1,8,11,19,32] has proposed the "assembler", a device having a
  60. submicroscopic robotic arm under computer control. It will be capable of
  61. holding and positioning reactive compounds in order to control the precise
  62. location at which chemical reactions take place.  This general approach
  63. should allow the construction of large atomically precise objects by a
  64. sequence of precisely controlled chemical reactions, building objects
  65. molecule by molecule.  If designed to do so, assemblers will be able to
  66. build copies of themselves, that is, to replicate.
  67.  
  68. Because they will be able to copy themselves, assemblers will be
  69. inexpensive. We can see this by recalling that many other products of
  70. molecular machines--firewood, hay, potatoes--cost very little. By working
  71. in large teams, assemblers and more specialized nanomachines will be able
  72. to build objects cheaply. By ensuring that each atom is properly placed,
  73. they will manufacture products of high quality and reliability. Left-over
  74. molecules would be subject to this strict control as well, making the
  75. manufacturing process extremely clean.
  76.  
  77.      Ribosomes
  78.  
  79. The plausibility of this approach can be illustrated by the ribosome.
  80. Ribosomes manufacture all the proteins used in all living things on this
  81. planet.  A typical ribosome is relatively small (a few thousand cubic
  82. nanometers) and is capable of building almost any protein by stringing
  83. together amino acids (the building blocks of proteins) in a precise linear
  84. sequence.  To do this, the ribosome has a means of grasping a specific
  85. amino acid (more precisely, it has a means of selectively grasping a
  86. specific transfer RNA, which in turn is chemically bonded by a specific
  87. enzyme to a specific amino acid), of grasping the growing polypeptide, and
  88. of causing the specific amino acid to react with and be added to the end of
  89. the polypeptide[9].
  90.  
  91. The instructions that the ribosome follows in building a protein are
  92. provided by mRNA (messenger RNA).  This is a polymer formed from the four
  93. bases adenine, cytosine, guanine, and uracil.  A sequence of several
  94. hundred to a few thousand such bases codes for a specific protein.  The
  95. ribosome "reads" this "control tape" sequentially, and acts on the
  96. directions it provides.
  97.  
  98.      Assemblers
  99.  
  100. In an analogous fashion, an assembler will build an arbitrary molecular
  101. structure following a sequence of instructions.  The assembler, however,
  102. will provide three-dimensional positional and full orientational control
  103. over the molecular component (analogous to the individual amino acid) being
  104. added to a growing complex molecular structure (analogous to the growing
  105. polypeptide).  In addition, the assembler will be able to form any one of
  106. several different kinds of chemical bonds, not just the single kind (the
  107. peptide bond) that the ribosome makes.
  108.  
  109. Calculations indicate that an assembler need not inherently be very large.
  110. Enzymes "typically" weigh about 10^5 amu (atomic mass units).  while the
  111. ribosome itself is about 3 x 10^6 amu[9].  The smallest assembler might be
  112. a factor of ten or so larger than a ribosome.  Current design ideas for an
  113. assembler are somewhat larger than this: cylindrical "arms" about 100
  114. nanometers in length and 30 nanometers in diameter, rotary joints to allow
  115. arbitrary positioning of the tip of the arm, and a worst-case positional
  116. accuracy at the tip of perhaps 0.1 to 0.2 nanometers, even in the presence
  117. of thermal noise.  Even a solid block of diamond as large as such an arm
  118. weighs only sixteen million amu, so we can safely conclude that a hollow
  119. arm of such dimensions would weigh less.  Six such arms would weigh less
  120. than 10^8 amu.
  121.  
  122.      Molecular Computers
  123.  
  124. The assembler requires a detailed sequence of control signals, just as the
  125. ribosome requires mRNA to control its actions.  Such detailed control
  126. signals can be provided by a computer.  A feasible design for a molecular
  127. computer has been presented by Drexler[2,11].  This design is mechanical in
  128. nature, and is based on sliding rods that interact by blocking or
  129. unblocking each other at "locks."  This design has a size of about 5 cubic
  130. nanometers per "lock" (roughly equivalent to a single logic gate).
  131. Quadrupling this size to 20 cubic nanometers (to allow for power,
  132. interfaces, and the like) and assuming that we require a minimum of 10^4
  133. "locks" to provide minimal control results in a volume of 2 x 10^5 cubic
  134. nanometers (.0002 cubic microns) for the computational element.  (This many
  135. gates is sufficient to build a simple 4-bit or 8-bit general purpose
  136. computer, e.g. a 6502).
  137.  
  138. An assembler might have a kilobyte of high speed (rod-logic based) RAM,
  139. (similar to the amount of RAM used in a modern one-chip computer) and 100
  140. kilobytes of slower but more dense "tape" storage - this tape storage would
  141. have a mass of 10^8 amu or less (roughly 10 atoms per bit - see below).
  142. Some additional mass will be used for communications (sending and receiving
  143. signals from other computers) and power.  In addition, there will probably
  144. be a "toolkit" of interchangable tips that can be placed at the ends of the
  145. assembler's arms.  When everything is added up a small assembler, with
  146. arms, computer, "toolkit," etc. should weigh less than 10^9 amu.
  147.  
  148. Escherichia coli (a common bacterium) weigh about 10^12 amu[9, page 123].
  149. Thus, an assembler should be much larger than a ribosome, but much smaller
  150. than a bacterium.
  151.  
  152.      Self Replicating Systems
  153.  
  154. It is also interesting to compare Drexler's architecture for an assembler
  155. with the Von Neumann architecture for a self replicating device.  Von
  156. Neumann's "universal constructing automaton"[21] had both a universal
  157. Turing machine to control its functions and a "constructing arm" to build
  158. the "secondary automaton."  The constructing arm can be positioned in a
  159. two-dimensional plane, and the "head" at the end of the constructing arm is
  160. used to build the desired structure.  While Von Neumann's construction was
  161. theoretical (existing in a two dimensional cellular automata world), it
  162. still embodied many of the critical elements that now appear in the
  163. assembler.
  164.  
  165. Should we be concerned about runaway replicators?  It would be hard to
  166. build a machine with the wonderful adaptability of living organisms.  The
  167. replicators easiest to build will be inflexible machines, like automobiles
  168. or industrial robots, and will require special fuels and raw materials, the
  169. equivalents of hydraulic fluid and gasoline. To build a runaway replicator
  170. that could operate in the wild would be like building a car that could go
  171. off-road and fuel itself from tree sap. With enough work, this should be
  172. possible, but it will hardly happen by accident. Without replication,
  173. accidents would be like those of industry today: locally harmful, but not
  174. catastrophic to the biosphere. Catastrophic problems seem more likely to
  175. arise though deliberate misuse, such as the use of nanotechnology for
  176. military aggression.
  177.  
  178.      Positional Chemistry
  179.  
  180. Chemists have been remarkably successful at synthesizing a wide range of
  181. compounds with atomic precision.  Their successes, however, are usually
  182. small in size (with the notable exception of various polymers).  Thus, we
  183. know that a wide range of atomically precise structures with perhaps a few
  184. hundreds of atoms in them are quite feasible.  Larger atomically precise
  185. structures with complex three-dimensional shapes can be viewed as a
  186. connected sequence of small atomically precise structures.  While chemists
  187. have the ability to precisely sculpt small collections of atoms there is
  188. currently no ability to extend this capability in a general way to
  189. structures of larger size.  An obvious structure of considerable scientific
  190. and economic interest is the computer.  The ability to manufacture a
  191. computer from atomically precise logic elements of molecular size, and to
  192. position those logic elements into a three- dimensional volume with a
  193. highly precise and intricate interconnection pattern would have
  194. revolutionary consequences for the computer industry.
  195.  
  196. A large atomically precise structure, however, can be viewed as simply a
  197. collection of small atomically precise objects which are then linked
  198. together.  To build a truly broad range of large atomically precise objects
  199. requires the ability to create highly specific positionally controlled
  200. bonds.  A variety of highly flexible synthetic techniques have been
  201. considered in [32].  We shall describe two such methods here to give the
  202. reader a feeling for the kind of methods that will eventually be feasible.
  203.  
  204. We assume that positional control is available and that all reactions take
  205. place in a hard vacuum.  The use of a hard vacuum allows highly reactive
  206. intermediate structures to be used, e.g., a variety of radicals with one or
  207. more dangling bonds.  Because the intermediates are in a vacuum, and
  208. because their position is controlled (as opposed to solutions, where the
  209. position and orientation of a molecule are largely random), such radicals
  210. will not react with the wrong thing for the very simple reason that they
  211. will not come into contact with the wrong thing.
  212.  
  213. Normal solution-based chemistry offers a smaller range of controlled
  214. synthetic possibilities.  For example, highly reactive compounds in
  215. solution will promptly react with the solution.  In addition, because
  216. positional control is not provided, compounds randomly collide with other
  217. compounds.  Any reactive compound will collide randomly and react randomly
  218. with anything available.  Solution-based chemistry requires extremely
  219. careful selection of compounds that are reactive enough to participate in
  220. the desired reaction, but sufficiently non-reactive that they do not
  221. accidentally participate in an undesired side reaction.  Synthesis under
  222. these conditions is somewhat like placing the parts of a radio into a box,
  223. shaking, and pulling out an assembled radio.  The ability of chemists to
  224. synthesize what they want under these conditions is amazing.
  225.  
  226. Much of current solution-based chemical synthesis is devoted to preventing
  227. unwanted reactions.  With assembler-based synthesis, such prevention is a
  228. virtually free by-product of positional control.
  229.  
  230. To illustrate positional synthesis in vacuum somewhat more concretely, let
  231. us suppose we wish to bond two compounds, A and B.  As a first step, we
  232. could utilize positional control to selectively abstract a specific
  233. hydrogen atom from compound A.  To do this, we would employ a radical that
  234. had two spatially distinct regions: one region would have a high affinity
  235. for hydrogen while the other region could be built into a larger "tip"
  236. structure that would be subject to positional control.  A simple example
  237. would be the 1-propynyl radical, which consists of three co-linear carbon
  238. atoms and three hydrogen atoms bonded to the sp3 carbon at the "base" end.
  239. The radical carbon at the radical end is triply bonded to the middle
  240. carbon, which in turn is singly bonded to the base carbon.  In a real
  241. abstraction tool, the base carbon would be bonded to other carbon atoms in
  242. a larger diamondoid structure which provides positional control, and the
  243. tip might be further stabilized by a surrounding "collar" of unreactive
  244. atoms attached near the base that would prevent lateral motions of the
  245. reactive tip.
  246.  
  247. The affinity of this structure for hydrogen is quite high.  Propyne (the
  248. same structure but with a hydrogen atom bonded to the "radical" carbon) has
  249. a hydrogen-carbon bond dissociation energy in the vicinity of 132
  250. kilocalories per mole.  As a consequence, a hydrogen atom will prefer being
  251. bonded to the 1-propynyl hydrogen abstraction tool in preference to being
  252. bonded to almost any other structure.  By positioning the hydrogen
  253. abstraction tool over a specific hydrogen atom on compound A, we can
  254. perform a site specific hydrogen abstraction reaction.  This requires
  255. positional accuracy of roughly a bond length (to prevent abstraction of an
  256. adjacent hydrogen).  Quantum chemical analysis of this reaction by Musgrave
  257. et. al.[41] show that the activation energy for this reaction is low, and
  258. that for the abstraction of hydrogen from the hydrogenated diamond (111)
  259. surface (modeled by isobutane) the barrier is very likely zero.
  260.  
  261. Having once abstracted a specific hydrogen atom from compound A, we can
  262. repeat the process for compound B.  We can now join compound A to compound
  263. B by positioning the two compounds so that the two dangling bonds are
  264. adjacent to each other, and allowing them to bond.
  265.  
  266. This illustrates a reaction using a single radical.  With positional
  267. control, we could also use two radicals simultaneously to achieve a
  268. specific objective.  Suppose, for example, that two atoms A1 and A2 which
  269. are part of some larger molecule are bonded to each other.  If we were to
  270. position the two radicals X1 and X2 adjacent to A1 and A2, respectively,
  271. then a bonding structure of much lower free energy would be one in which
  272. the A1-A2 bond was broken, and two new bonds A1-X1 and A2-X2 were formed.
  273. Because this reaction involves breaking one bond and making two bonds
  274. (i.e., the reaction product is not a radical and is chemically stable) the
  275. exact nature of the radicals is not critical.  Breaking one bond to form
  276. two bonds is a favored reaction for a wide range of cases.  Thus, the
  277. positional control of two radicals can be used to break any of a wide range
  278. of bonds.
  279.  
  280. A range of other reactions involving a variety of reactive intermediate
  281. compounds (carbenes are among the more interesting ones) are proposed in
  282. [32], along with the results of semi-empirical and ab initio quantum
  283. calculations and the available experimental evidence.
  284.  
  285. Another general principle that can be employed with positional synthesis is
  286. the controlled use of force.  Activation energy, normally provided by
  287. thermal energy in conventional chemistry, can also be provided by
  288. mechanical means.  Pressures of 1.7 megabars have been achieved
  289. experimentally in macroscopic systems[43].  At the molecular level such
  290. pressure corresponds to forces that are a large fraction of the force
  291. required to break a chemical bond.  A molecular vise made of hard
  292. diamond-like material with a cavity designed with the same precision as the
  293. reactive site of an enzyme can provide activation energy by the extremely
  294. precise application of force, thus causing a highly specific reaction
  295. between two compounds.
  296.  
  297. To achieve the low activation energy needed in reactions involving radicals
  298. requires little force, allowing a wider range of reactions to be caused by
  299. simpler devices (e.g., devices that are able to generate only small force).
  300. Further analysis is provided in [32].
  301.  
  302. Feynman said: "The problems of chemistry and biology can be greatly helped
  303. if our ability to see what we are doing, and to do things on an atomic
  304. level, is ultimately developed - a development which I think cannot be
  305. avoided."  Drexler has provided the substantive analysis required before
  306. this objective can be turned into a reality.  We are nearing an era when we
  307. will be able to build virtually any structure that is specified in atomic
  308. detail and which is consistent with the laws of chemistry and physics.
  309. This has substantial implications for future medical technologies and
  310. capabilities.
  311.  
  312.      Cost
  313.  
  314. One consequence of the existence of assemblers is that they are cheap.
  315. Because an assembler can be programmed to build almost any structure, it
  316. can in particular be programmed to build another assembler.  Thus, self
  317. reproducing assemblers should be feasible and in consequence the
  318. manufacturing costs of assemblers would be primarily the cost of the raw
  319. materials and energy required in their construction.  Eventually (after
  320. amortization of possibly quite high development costs), the price of
  321. assemblers (and of the objects they build) should be no higher than the
  322. price of other complex structures made by self-replicating systems.
  323. Potatoes - which have a staggering design complexity involving tens of
  324. thousands of different genes and different proteins directed by many
  325. megabits of genetic information - cost well under a dollar per pound.
  326.  
  327. PATHWAYS TO NANOTECHNOLOGY
  328.  
  329. The three paths of protein design (biotechnology), biomimetic chemistry,
  330. and atomic positioning are parts of a broad bottom up strategy: working at
  331. the molecular level to increase our ability to control matter. Traditional
  332. miniaturization efforts based on microelectronics technology have reached
  333. the submicron scale; these can be characterized as the top down strategy.
  334. The bottom-up strategy, however, seems more promising.
  335.     
  336. INFORMATION
  337.  
  338. More information on nanotechnology can be found in these books
  339. (all by Eric Drexler (and various co-authors)):
  340.  
  341. Engines of Creation (Anchor, 1986)      ISBN: 0-385-19972-2
  342.  
  343.    This book was the definition of the original charter
  344.    of sci.nanotech.  Popularly written, it introduces 
  345.    assemblers, and discusses the various social and 
  346.    technical implications nanotechnology might have.
  347.  
  348. Unbounding the Future (Morrow, 1991)       0-688-09124-5
  349.  
  350.    Essentially an update of Engines, with a better low-level
  351.    description of how nanomachines might work, and less 
  352.    speculation on space travel, cryonics, etc.
  353.  
  354. Nanosystems (Wiley, 1992)                  0-471-57518-6
  355.  
  356.    This is the technical book that grew out of Drexler's
  357.    PhD thesis.  It is a real tour de force that provides a
  358.    *substantial* theoretical background for nanotech ideas.
  359.  
  360.  
  361. The Foresight Institute publishes on both technical and nontechnical
  362. issues in nanotechnology. For example, students may write for their
  363. free Briefing #1, "Studying Nanotechnology". The Foresight Institute's
  364. main publications are the Update newsletter and Background essay
  365. series.  The Update newsletter includes both policy discussions and a
  366. technical column enabling readers to find material of interest in the
  367. recent scientific literature.  These publications appear on
  368. sci.nanotech on a delayed basis. To receive them in timely fashion and
  369. paper form, send a donation of twenty-five dollars or more to:
  370.  
  371.     The Foresight Institute, Department U                 
  372.     P.O. Box 61058                       
  373.     Palo Alto, CA 94306 USA              
  374.  
  375. A set of papers and the archives of sci.nanotech can be had by standard
  376. anonymous FTP to planchet.rutgers.edu.
  377.  
  378. Sci.nanotech is moderated and is intended to be of a technical nature.
  379.  
  380. --JoSH (moderator)
  381.  
  382. REFERENCES
  383.  
  384. [Not all of these are referred to in the text, but they are of 
  385.  interest nevertheless.]
  386.  
  387. 1.     "Engines of Creation" by K. Eric Drexler, Anchor Press, 1986.
  388.  
  389. 2.     "Nanotechnology:  wherein molecular computers control tiny 
  390. circulatory submarines", by A. K. Dewdney, Scientific American, January 
  391. 1988, pages 100 to 103.
  392.  
  393. 3.     "Foresight Update", a publication of the Foresight Institute, Box 
  394. 61058, Palo Alto, CA 94306.
  395.  
  396. 4.     "There's Plenty of Room at the Bottom" a talk by Richard Feynman 
  397. (awarded the Nobel Prize in Physics in 1965) at an annual meeting of the 
  398. American Physical Society given on December 29, 1959.  Reprinted in 
  399. "Miniaturization", edited by H. D. Gilbert (Reinhold, New York, 1961) 
  400. pages 282-296. 
  401.  
  402. 5.     "Scanning Tunneling Microscopy and Atomic Force Microscopy:  
  403. Application to Biology and Technology" by P. K. Hansma, V. B. Elings, O. 
  404. Marti, and C. E. Bracker.  Science, October 14 1988, page 209-216.
  405.  
  406. 6.     "Molecular manipulation using a tunnelling microscope," by J. S. 
  407. Foster, J. E. Frommer and P. C. Arnett.  Nature, Vol. 331 28 January 
  408. 1988, pages 324-326.
  409.  
  410. 7.     "The fundamental physical limits of computation" by Charles H. 
  411. Bennet and Rolf Landauer, Scientific American Vol. 253, July 1985, pages 
  412. 48-56.
  413.  
  414. 8.     "Molecular Engineering:  An Approach to the Development of General 
  415. Capabilities for Molecular Manipulation," by K. Eric Drexler, 
  416. Proceedings of the National Academy of Sciences (USA), Vol 78, pp 5275-
  417. 78, 1981. 
  418.  
  419. 9.     "Molecular Biology of the Gene", fourth edition, by James D. 
  420. Watson, Nancy H. Hopkins, Jeffrey W. Roberts, Joan Argetsinger Steitz, 
  421. and Alan M. Weiner.  Benjamin Cummings, 1987.  It can now be purchased 
  422. as a single large volume.
  423.  
  424. 10.     "Tiny surgical robot being developed", San Jose Mercury News, Feb. 
  425. 18, 1989, page 26A
  426.  
  427. 11.     "Rod Logic and Thermal Noise in the Mechanical Nanocomputer", by 
  428. K. Eric Drexler, Proceedings of the Third International Symposium on 
  429. Molecular Electronic Devices, F. Carter ed., Elsevier 1988.
  430.  
  431. 12.     "Submarines small enough to cruise the bloodstream", in Business 
  432. Week, March 27 1989, page 64.
  433.  
  434. 13.     "Conservative Logic", by Edward Fredkin and Tommaso Toffoli, 
  435. International Journal of Theoretical Physics, Vol. 21 Nos. 3/4, 1982, 
  436. pages 219-253.
  437.  
  438. 14.     "The Tomorrow Makers", Grant Fjermedal, MacMillan 1986.
  439.  
  440. 15.     "Dissipation and noise immunity in computation and communication" 
  441. by Rolf Landauer, Nature, Vol. 335, October 27 1988, page 779.
  442.  
  443. 16.     "Notes on the History of Reversible Computation" by Charles H. 
  444. Bennett, IBM Journal of Research and Development, Vol. 32, No. 1, 
  445. January 1988.
  446.  
  447. 17.     "Classical and Quantum Limitations on Energy Consumption in 
  448. Computation" by K. K. Likharev, International Journal of Theoretical 
  449. Physics, Vol. 21, Nos. 3/4, 1982.
  450.  
  451. 18.     "Principles and Techniques of Electron Microscopy: Biological 
  452. Applications," Third edition, by M. A. Hayat, CRC Press, 1989.
  453.  
  454. 19.     "Machines of Inner Space" by K. Eric Drexler, 1990 Yearbook of 
  455. Science and the Future, pages 160-177, published by Encyclopedia 
  456. Britannica, Chicago 1989.
  457.  
  458. 20.     "Reversible Conveyer Computation in Array of Parametric Quantrons" 
  459. by K. K. Likharev, S. V. Rylov, and V. K. Semenov, IEEE Transactions on 
  460. Magnetics, Vol. 21 No. 2, March 1985, pages 947-950
  461.  
  462. 21.     "Theory of Self Reproducing Automata" by John Von Neumann, edited 
  463. by Arthur W. Burks,  University of Illinois Press, 1966.
  464.  
  465. 22.     "The Children of the STM" by Robert Pool, Science, Feb. 9, 1990, 
  466. pages 634-636.
  467.  
  468. 23.     "A Small Revolution Gets Under Way," by Robert Pool, Science, Jan. 
  469. 5 1990.
  470.  
  471. 24.     "Advanced Automation for Space Missions", Proceedings of the 1980 
  472. NASA/ASEE Summer Study, edited by Robert A. Freitas, Jr. and William P. 
  473. Gilbreath.  Available from NTIS, U.S. Department of Commerce, National 
  474. Technical Information Service, Springfield, VA 22161; telephone 703-487-
  475. 4650, order no. N83-15348
  476.  
  477. 25.     "Positioning Single Atoms with a Scanning Tunnelling Microscope," 
  478. by D. M. Eigler and E. K. Schweizer, Nature Vol 344, April 5 1990, page 
  479. 524-526.
  480.  
  481. 26.     "Mind Children" by Hans Moravec, Harvard University Press, 1988.
  482.  
  483. 27.     "Microscopy of Chemical-Potential Variations on an Atomic Scale" 
  484. by C.C. Williams and H.K. Wickramasinghe, Nature, Vol 344, March 22 
  485. 1990, pages 317-319.
  486.  
  487. 28.     "Time/Space Trade-Offs for Reversible Computation" by Charles H. 
  488. Bennett, SIAM J. Computing, Vol. 18, No. 4, pages 766-776, August 1989.
  489.  
  490. 29.     "Fixation for Electron Microscopy" by M. A. Hayat, Academic Press, 
  491. 1981.
  492.  
  493. 30.     "Nonexistent technology gets a hearing," by I. Amato, Science 
  494. News, Vol. 136, November 4, 1989, page 295.
  495.  
  496. 31.     "The Invisible Factory,"  The Economist, December 9, 1989, page 91.
  497.  
  498. 32.     "Nanosystems:  Molecular Machinery, Manufacturing and 
  499. Computation," by K. Eric Drexler, John Wiley 1992.
  500.  
  501. 33.     "MITI heads for inner space" by David Swinbanks, Nature, Vol 346, 
  502. August 23 1990, page 688-689.
  503.  
  504. 34.     "Fundamentals of Physics," Third Edition Extended, by David 
  505. Halliday and Robert Resnick, Wiley 1988.
  506.  
  507. 35.     "General Chemistry" Second Edition, by Donald A. McQuarrie and 
  508. Peter A. Rock, Freeman 1987.
  509.  
  510. 36.     "Charles Babbage On the Principles and Development of the 
  511. Calculator and Other Seminal Writings" by Charles Babbage and others.  
  512. Dover, New York, 1961.
  513.  
  514. 37.     "Molecular Mechanics" by U. Burkert and N. L. Allinger, American 
  515. Chemical Society Monograph 177 (1982).
  516.  
  517. 38.     "Breaking the Diffraction Barrier: Optical Microscopy on a 
  518. Nanometric Scale" by E. Betzig, J. K. Trautman, T.D. Harris, J.S. 
  519. Weiner, and R.L. Kostelak,  Science Vol. 251, March 22 1991, page 1468.
  520.  
  521. 39.     "Two Types of Mechanical Reversible Logic," by Ralph C. Merkle, 
  522. submitted to Nanotechnology.
  523.  
  524. 40.     "Atom by Atom, Scientists build 'Invisible' Machines of the 
  525. Future," Andrew Pollack, The New York Times, Science section, Tuesday 
  526. November 26, 1991, page B7.
  527.  
  528. 41.     "Theoretical analysis of a site-specific hydrogen abstraction 
  529. tool," by Charles Musgrave, Jason Perry, Ralph C. Merkle and William A. 
  530. Goddard III, in Nanotechnology, April 1992.
  531.  
  532. 42.     "Near-Field Optics: Microscopy, Spectroscopy, and Surface 
  533. Modifications Beyond the Diffraction Limit" by Eric Betzig and Jay K. 
  534. Trautman, Science, Vol. 257, July 10 1992, pages 189-195.
  535.  
  536. 43.     "Guinness Book of World Records,"  Donald McFarlan et. al., Bantam 
  537. 1989.
  538.