Molekulare Fertigung ist die hypothetische zukünftige Verwendung von umprogrammierbaren nanoskaligen „Assemblern“, um Produkte Atom für Atom zu bauen. Ein molekularer Assembler wäre ein Roboter-Manipulator im Nanomaßstab, der einzelne Atome, beispielsweise Kohlenstoff, mit atomarer Präzision auf einer Oberfläche platzieren kann. Ein normaler Mensch würde diese Technologie in Form einer „Nanofabrik“ erleben, einer in sich geschlossenen molekularen Desktop-Fertigungseinheit, die ein gereinigtes Ausgangsmaterial wie Propangas verwendet.
Damit ein molekularer Assembler für den Menschen nützlich sein kann, müsste er in der Lage sein, Kopien von sich selbst herzustellen. Andernfalls würde es für einen einzelnen Assembler zu lange dauern, etwas von signifikanter Größe oder Wert zu erstellen. Wenn eine große Anzahl von Assemblern zur Kooperation gebracht werden könnte, könnten sie in einem vollautomatischen Prozess mit hohem Durchsatz Produkte im Makromaßstab mit atomarer Präzision konstruieren. Dies ist signifikant genug, dass die Technologie, wenn die technischen Hindernisse überwunden sind, eine weitere industrielle Revolution auslösen würde, die wahrscheinlich transformativer ist als die ersten beiden zusammen.
Molekulare Assembler und molekulare Herstellung sind nichts Neues. Wir haben Billionen davon in unserem Körper: Organellen, die Ribosomen genannt werden. Ribosomen arbeiten in großer Zahl und synthetisieren jedes Protein in jedem Organismus in der Natur, von extremophilen Mikroben bis hin zum Blauwal. Ihr grundlegendes Design ist gleich, denn jedes Lebewesen hat sich aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt, der bereits über die grundlegende Proteinsynthesemaschinerie verfügte. Ribosomen sind natürlich auch selbstreplizierend.
Wenn ein anorganischer molekularer Assembler geschaffen würde, der in der Lage wäre, Kopien von sich selbst herzustellen, könnte er eine neue Form von „Leben“ erschaffen, wenn auch eine Art, die direkt durch die Programmierung gesteuert wird. Diese Idee wurde Molekulare Herstellung genannt, und einige der technischen Details dafür wurden tatsächlich ausgearbeitet. Theoretiker haben physikalisch praktikable nanoskalige Zahnräder, Motoren, Batterien, Drähte, bewegliche Stangen, Sortierer, Wellen und mehr entwickelt. Einige dieser nanoskaligen Geräte wurden bereits hergestellt, an anderen wird aktiv gearbeitet.
Molekulare Fertigung hat das Potenzial, die Gesellschaft auf den Kopf zu stellen, aber kaum jemand hat davon gehört. Häufig werden die Ideen der molekularen Herstellung mit anderen möglichen Anwendungen des breiteren Feldes der Nanotechnologie im Allgemeinen kombiniert oder verschmolzen, was es schwierig macht, Regulierungsstrategien für letztere zu entwickeln. Eine Studie ergab, dass die öffentliche Meinung zur Nanotechnologie leicht manipuliert werden kann, indem nur wenige Sätze in der Einführung des Themas geändert werden. Diese Wissenslücken beunruhigen einige Zukunftsforscher und politische Entscheidungsträger, die sich mehr Diskussionen über die futuristischen Möglichkeiten der molekularen Herstellung und deren Regulierung wünschen.