Eind jaren vijftig, Richard Feynman stelde zich een beroemde wetenschap voor waarin onderzoekers en ingenieurs opmerkelijke prestaties konden leveren door materie te manipuleren en structuren te creëren tot op het niveau van individuele atomen.

Nutsvoorzieningen, meer dan vijftig jaar na "Er is genoeg ruimte aan de onderkant, " vier vooraanstaande onderzoekers -- David Awschalom, Angela Belcher, Donald Eigler, en Michael Roukes -- delen hun gedachten over de toekomst van nanowetenschap en nanotechnologie. In een speciale dialoog voorafgaand aan een Kavli Futures Symposium over hetzelfde onderwerp, de wetenschappers concentreerden zich op hoe Feymans visie de komende vijftig jaar zou kunnen evolueren, te beginnen met het nemen van nanowetenschap in een opwaartse richting.

"We hebben een aantal belangrijke bruggenhoofden gewonnen in de wetenschap, maar we hebben ook heel weinig vooruitgang geboekt om dit te vertalen naar wat we allemaal vaak het 'volledige potentieel' van nanotechnologie noemen, " zei Michael Roukes, hoogleraar natuurkunde, toegepaste natuurkunde en bio-engineering bij Caltech en mededirecteur van het Kavli Institute of Nanoscience. "Vooruit gaan, Ik denk dat de uitdaging is om deze kloof te doorbreken en... dit daadwerkelijk te vertalen in dingen die ons dagelijks leven beïnvloeden. [Het gaat erom] de bouwstenen van individuele atomen te gebruiken, moleculen, individuele nanostructuren, en ze samen te voegen tot systemen op grotere schaal met opkomende functionaliteit die van groot nut zal zijn voor de mensheid."

Roukes legde uit dat er veel dingen zijn die heel opwindend zijn om dingen op atomaire schaal te kunnen beheersen en dan - van onderaf - "terug te bouwen naar het midden om complexe systemen te creëren met gewoon ongelooflijk uitstekende controle over wat deze complexe systemen doen ...[Een gebied dat absoluut rijp is voor ongelooflijke vooruitgang is de biowetenschappen en geneeskunde, waar aggregaties van individuele nano-apparaten om nanosystemen te creëren ons in staat zullen stellen om te omarmen, in plaats van weg te rennen, de complexiteit van biologische systemen."

Deze vorderingen, verklaarde Roukes, zou "ons de tools kunnen geven, Ik geloof, om biologische circuits te begrijpen en te ontwikkelen ... en uiteindelijk, I denk, zal een technologische basis geven voor gepersonaliseerde geneeskunde."

Donald Eigler staat bekend om zijn baanbrekende werk in de precieze manipulatie van materie op atomair niveau. Ben het eens met Roukes, Eigler verklaarde dat de impact van nanowetenschap in de geneeskunde "de komende 10 tot 20 jaar dramatisch zal groeien, vooral op het gebied van regeneratieve geneeskunde." Zijn verbeelding losmakend, hij zou ook andere innovaties kunnen bedenken, zoals op een dag "de briljante mechanismen van de biologie kapen" om functionele niet-biologische nanosystemen te creëren. "In mijn dromen kan ik me een milieuvriendelijk virus voorstellen, die, met opzet, produceert en spuugt een 64-bits opteller uit. We laten dan gewoon het effluent van het virus over onze chips stromen en laten de adders precies op de juiste plaatsen aanhechten.

"Dat is nogal vergezocht, maar ik vind het minder vergezocht dan Feynman in '59."

Angela Belcher staat algemeen bekend om haar werk aan het ontwikkelen van nieuwe materialen voor energie, elektronica en het milieu. W.M. Keck Hoogleraar Energie, Materials Science &Engineering en Biological Engineering aan het Massachusetts Institute of Technology, Belcher gelooft dat de grote impact van nanotechnologie en nanowetenschap zal zijn in de productie - met name de schone productie van materialen met nieuwe routes naar de synthese van materialen, minder afval en zelf-assemblerende materialen. "Het gebeurt nu, als je kijkt naar de fabricage van bepaalde materialen voor, zeggen, batterijen voor voertuigen, die is gebaseerd op nanostructurering van materialen en het op nanoschaal samenbrengen van de juiste combinatie van materialen. Stel je voor wat een grote impact dat zou kunnen hebben op het milieu in termen van vermindering van fossiele brandstoffen. Dus schone productie is een gebied waar ik denk dat we zeker vooruitgang zullen zien in de komende 10 jaar of zo."

David Awschalom is een professor in de natuurkunde, elektrisch, en computertechniek aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara. Een pionier op het gebied van halfgeleiderspintronica, in de komende tien jaar of twee zou Awchalom graag de opkomst van een echte kwantumtechnologie zien. "Ik denk aan mogelijke multifunctionele systemen die logica, opslag, communicatie als krachtige kwantumobjecten gebaseerd op afzonderlijke deeltjes in de natuur. En of dit geworteld is in een biologisch systeem, of een chemisch systeem, of een solid state systeem doet er misschien niet toe en kan leiden tot revolutionaire toepassingen in technologie, medicijn, energie, of andere gebieden." Awschalom besprak ook hoe hij verwacht dat nanowetenschap andere gebieden zal transformeren. "Ik geloof dat de brede paraplu van nanowetenschap snel de traditionele barrières [tussen wetenschappelijke disciplines] oplost."