I slutet av 1950 -talet Richard Feynman föreställde sig berömd en vetenskap där forskare och ingenjörer kunde uppnå anmärkningsvärda bedrifter genom att manipulera materia och skapa strukturer ända ner till nivån på enskilda atomer.

Nu, över femtio år efter "Det finns gott om plats längst ner, "fyra framstående forskare - David Awschalom, Angela Belcher, Donald Eigler, och Michael Roukes - delar sina tankar om framtiden för nanovetenskap och nanoteknik. I en särskild dialog inför ett Kavli Futures Symposium om samma ämne, forskarna fokuserade på hur Feymans vision kan utvecklas under de närmaste femtio åren, börjar med att ta nanovetenskap i en uppåtgående riktning.

"Vi har fått några viktiga beachheads inom vetenskapen, men vi har också gjort mycket små framsteg mot att översätta detta till det vi alla ofta talar om som "full potential" i nanoteknik, "sa Michael Roukes, professor i fysik, tillämpad fysik och bioteknik vid Caltech och meddirektör för Kavli Institute of Nanoscience. "Går framåt, Jag tror att utmaningen är att bryta denna klyfta och ... faktiskt översätta detta till saker som påverkar vår vardag. [Det kommer att handla om] att använda byggstenarna för enskilda atomer, molekyler, enskilda nanostrukturer, och montera dem i större system med nya funktioner som kommer att vara till stor nytta för mänskligheten. "

Roukes förklarade att det finns många saker som är mycket spännande med att kunna styra saker i atomskala och sedan –- från botten –- ”bygga tillbaka till mitten för att skapa komplexa system med bara otroligt utsökt kontroll över vad dessa komplexa system gör ... [O] ne område som är helt moget för otroliga framsteg är biovetenskap och medicin, där aggregeringar av enskilda nanodepparater för att skapa nanosystem gör att vi kan omfamna, snarare än att springa ifrån, komplexiteten hos biologiska system. "

Dessa framsteg, sade Roukes, kan "ge oss verktygen, Jag tror, att förstå och konstruera biologiska kretsar ... och i slutändan, Jag tror, kommer att ge en teknisk grund för personlig medicin. "

Donald Eigler är känd för sitt genombrott i exakt manipulation av materia på atomnivå. Håller med Roukes, Eigler konstaterade att nanovetenskapens inverkan på medicin "kommer att växa dramatiskt under de kommande 10 till 20 åren, särskilt inom regenerativ medicin. "Lossar fantasin, han kunde också tänka sig andra innovationer, som att en dag "kapa biologins lysande mekanismer" för att skapa funktionella icke-biologiska nanosystem. "I mina drömmar kan jag tänka mig ett miljömässigt säkert virus, som, av design, tillverkar och spottar ut en 64-bitars adderare. Vi flyter sedan bara virusets utflöde över våra marker och får tillsatsarna att fästa på precis rätt ställen.

"Det är ganska långsökt grejer, men jag tycker att det är mindre långsökt än Feynman '59. "

Angela Belcher är allmänt känd för sitt arbete med att utveckla nya material för energi, elektronik och miljö. W. M. Keck professor i energi, Materialvetenskap och teknik och biologisk teknik vid Massachusetts Institute of Technology, Belcher tror att den stora effekten av nanoteknik och nanovetenskap kommer att vara i tillverkning -specifikt ren tillverkning av material med nya vägar till syntes av material, mindre avfall och självmonterande material. "Det händer just nu, om du tittar på tillverkning av vissa material för, säga, batterier för fordon, som bygger på nanostrukturering av material och att få ihop rätt kombination av material på nanoskala. Tänk vilken stor påverkan som kan ha i miljön när det gäller att minska fossila bränslen. Så ren tillverkning är ett område där jag tror att vi definitivt kommer att se framsteg de närmaste 10 åren eller så. "

David Awschalom är professor i fysik, elektrisk, och datorteknik vid University of California, Santa Barbara. En pionjär inom halvledarspintronik, under det kommande decenniet eller två skulle Awchalom vilja se uppkomsten av en äkta kvantteknik. "Jag tänker på möjliga multifunktionella system som kombinerar logik, lagring, kommunikation som kraftfulla kvantobjekt baserade på enstaka partiklar i naturen. Och om detta är förankrat i ett biologiskt system, eller ett kemiskt system, eller ett solid state -system kanske inte spelar någon roll och kan leda till revolutionerande tillämpningar inom teknik, medicin, energi, eller andra områden. "Awschalom diskuterade också hur han förväntar sig att nanovetenskap kommer att förändra andra områden." Jag tror att nanovetenskapens breda paraply snabbt löser de traditionella hindren [mellan vetenskapliga discipliner]. "