U kemosintezi, tradicionalnoj (i sveprisutnoj u prirodi) metodi iniciranja kemijskih reakcija, mnogi milijuni ili više reaktantnih molekula se kombiniraju u tekućini ili pari, puštajući ih da se nasumično sudare toplinskim gibanjem dok se ne dobije dovoljna količina željenih produkta reakcije. proizvedeno. Nasuprot tome, u mehanosintezi, naprednoj tehnici kemijske sinteze koja je još u procesu razvoja, molekularni mehanički sustavi koji rade prema programiranim uputama spojili bi jednu molekulu ili atom s drugom, povezujući ih zajedno na usmjeren i uredan način. Korištenjem ove metode mogu se izbjeći neželjene reakcije, a propusnost reakcije može se značajno povećati.
Oyabu et al. Koristeći skenirajući tunelski mikroskop (STM), Oyabu i njegovi suradnici koristili su samo mehaničku silu za stvaranje i razbijanje kovalentnih atomskih veza. Taj je podvig izveden pod kriogenim temperaturama u vakuumskom okruženju. Ranije, 2003. godine, IBM-ovi istraživači ispisali su slova “IBM” s atomima ksenona na površini bakra. Ovo nije bila prava mehanosinteza, ali je demonstrirala izvedivost manipulacije pojedinačnim atomima pomoću STM-a, mikroskopskog uređaja s monoatomskim vrhom. U principu, manipulacija pojedinačnim molekulama sa STM vrhom može se izvesti, iako je automatizacija procesa bila teška.
Da bi mehanosinteza bila nešto drugo osim znanstvene zanimljivosti i bila korisna za izgradnju praktičnih proizvoda, morala bi se provoditi na masovno paralelan način, koristeći fleksibilnije atomske građevne blokove kao što je ugljik. Za izgradnju potrebnog broja atomskih manipulatora za sustave za obradu mehanosinteze, vrlo bi bili poželjni manipulatori koji se samorepliciraju i opće namjene. Znanstvenik koji ga je izvorno zamislio, dr. Eric Drexler, takav uređaj je nazvao molekularnim sastavljačem. Drexler je 1986. objavio popularno izlaganje o toj temi, Motori stvaranja, nakon čega je 1992. slijedio više tehničkih Nanosustavi, koji je ocrtao niz molekularnih strojeva koji iskorištavaju mehanosintetske procese.
Ako bi se mogao razviti samoreplicirajući montažer koji se temelji na mehanosintezi ugljika, eksponencijalni rast od samoreplikacije mogao bi omogućiti stvaranje kilogramskih količina u samo nekoliko desetaka ciklusa replikacije, čak i ako sami molekularni sastavljači teže samo nekoliko pikograma. Zatim bi se montažeri mogli uputiti na suradnju u izradi makro-proizvoda kao što su računala, električni alati i automobili.
Koristeći precizno usmjerenu konstrukciju na atomskoj razini, ovi proizvodi se mogu izgraditi sa svakim atomom na unaprijed određenom mjestu. To bi omogućilo povećanje performansi za nekoliko redova veličine u nekoliko područja, kao što su gustoća snage motora i minijaturizacija procesnih elemenata. Naš trenutni stroj je izgrađen relativno grubim procesima u usporedbi, i obično je relativno neorganiziran na atomskoj razini. Ova futuristička proizvodna metodologija naziva se molekularna nanotehnologija ili molekularna proizvodnja.