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技术专题纳米机械原子堆积技术（第1页）

读前注意：

一，本设定为真实世界在研技术，欢迎技术人员前来较真。

二，可能与原作设定有所出入，但是本书内技术体系设定全部以此为基准。

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技术专题——纳米机械原子堆积技术

以纳米机械将需要的素材原子一个个堆积起来，在特制的培养槽中以类似生物培养的方式一点点堆积出需要的材质。

培养的工序：将原材料与作为培养核的晶体置入培养槽，在纳米机械的作用下，将原材料的素材物质提取出来，以原子的形式堆积到目标物质的表面，慢慢堆积出需要的物质。（单从外观上看，有点类似电解铜）

纳米机械作为堆积物质的主要工具，一般都以下四个技术难点：

1.首先不能腐蚀包括容器在内的其他物质，否则轻则使成品受到污染导致质量下降，重则因为容器破坏而引发安全事故。通常的对策是使用只搬运一种原子的纳米机械（根据需要选择其中的一种或几种），并且只通过特定的化合结构提取素材原子的纳米机械。

2.其次，纳米机械必须能识别搬运位置的表面，并根据表面原子堆积的情况将素材原子放置到合适的位置，或者根据此提取需要的物质。通常的对策是采用化学吸盘（详见后述）。

3.最后，培养槽中容器、原料、成品、培养液和纳米机械的化学成分不能相互反应，否则会出现不稳定状况（最坏的结果就是容器泄漏）。通常的对策是采用原材料预处理，并使用不同的容器、培养液和纳米机械配套，以适应不同物质的培养需要，而且，在培养前必须在实验室内进行试验，确认安全方可投入使用。

一般的讲，纳米机械由碳基、氮基或硅基高聚物构成。标准的原子堆积纳米机械，由以下几个结构组成：

1.骨架：整个纳米机械的基本框架，由高分子聚合物构成，其化学结构内搭载了工作程序，因为原子堆积的运行流程是一样的，所以同一种用途的纳米机械骨架的构成基本是一致的。

2.能量物质处理部分：负责从培养液中吸附能源物质——通常用三磷酸腺苷（atp）或者二磷酸腺苷（adp）——并在满足条件后将之分解并放出能量。当然，也有一种纳米机械专门负责捕获能源物质的二次产物，并在吸收特定光谱的光之后将之重新合成能源物质，以此循环利用。

3.化学吸盘：负责在特定原子排布的表面吸附。借由化学基与不同原子的亲和力差异，以不同的化学基在骨架上的特定排列来达成在特定表面的特定位置上吸附的效果。

4.物质提取－释放部分：基本原理与化学吸盘类似，不过不同的地方在于，物质提取－释放可以借由从能量物质处理部分分解能源物质所得到的能量，将素材原子从目标表面“夺”过来或者将素材原子注入目标位置。一般来讲，物质的提取和释放过程是“单向”的，也就是说，物质提取部分只能进行物质提取工作，而不能释放物质，反之亦然。

纳米机械原子堆积的工作程序（搭载于骨架部分，纳米机械的运动由液体循环泵解决）：

第一步，空载（既没有携带能源物质分子，也没有携带素材原子）的纳米机械，从培养液中吸附一个能源物质分子（以下以atp为例），此时化学吸盘、物质提取与释放部分均无活性。

第二步，吸附atp的纳米机械，在atp已吸附与未携带素材原子两个条件下，提取部分的化学吸盘活性化，借此附着到素材物质表面。

第三步，分解atp，并借由这个能量从素材物质夺取一个素材原子，此时提取部分的化学吸盘失去活性，纳米机械从素材物质上脱落。

第四步，携带素材原子，并且失去atp的纳米机械，再度从液体中吸附一个atp分子。

第五步，吸附atp，并携带着素材原子的纳米机械，释放部分的化学吸盘活性化，并引导其吸附到目标物质表面的原子空位。

第六步，分解atp，纳米机械将携带的素材原子注入目标位置，恢复空载状态，释放部分的化学吸盘失去活性，纳米机械从素材物质上脱落。（此后过程重复第一步）

后续处理（本段红字加粗）：为了防止纳米机械或相关活性物质流入自然引发生态事故，纳米机械的培养槽必须严防泄漏，投入的纳米机械必须经过专门检测，确认合格后方可投入使用，出厂的成品亦必须进行生化武器污染级别的严格洗消，其废水必须经过专用沉淀剂和消毒剂处理，完全破坏其中的纳米机械，经检测合格方能排放。

优点：第一，纳米机械可以自动根据引导物质表面原子的堆积情况，将素材原子放置到合适的晶格位置，因此极少出现夹砂、气孔等质量缺陷；第二，能量利用率高，设备维护成本相对较低。

缺点：第一，纳米机械堆积如同长指甲，堆积速度较为缓慢；第二，对投入培养槽的原料要求较高，一般都需要经过初步加工，如果要更换需要培养的物质，必须添加新的纳米机械，操作往往比较困难，因此不适合小量材料的加工。第三，因为是类似生长的培养方法，成品就是一整块的物质块，尚需后续加工，尤其是高性能或者比较脆弱的材质，后续加工往往会比较困难。

适用范围：高价值、难加工材料的大量生产。

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