La nanousine est l’application standard proposée pour la fabrication moléculaire de première génération, également connue sous le nom de nanotechnologie moléculaire. La fabrication moléculaire est une technologie futuriste qui utiliserait de vastes gammes de systèmes de machines au niveau nano (« nanoassembleurs ») pour synthétiser des produits à l’échelle macro à l’aide d’un processus appelé assemblage convergent. Dans l’assemblage convergent, une chaîne de montage de bras manipulateurs de plus en plus grands assemble les sous-composants du produit et les transmet à l’étape suivante de bras manipulateurs plus grands, jusqu’à ce qu’un produit utilisable par l’homme soit finalement créé.
Étant donné que ces nanoassembleurs seraient stationnaires et fonctionneraient dans une chaîne de montage comme une usine conventionnelle, le danger que ces nanomachines se détachent et se déchaînent est absent. Les visionnaires de la nanotechnologie s’inquiètent depuis longtemps d’un contrecoup de leur technologie proposée basée sur des histoires de science-fiction fantaisistes, telles que « Prey » de Michael Crichton, qui dépeignent la « nanotechnologie » comme un essaim de machines autonomes dotées de capacités d’auto-évolution. La notion de nano-usine fournit une réfutation solide à de tels scénarios de catastrophe.
En raison des lois d’échelle, les nano-usines peuvent être extrêmement productives. Les systèmes robotiques à l’échelle macro, tels que la robotique utilisée pour assembler les automobiles, utilisent des bras manipulateurs qui se déplacent très lentement selon les normes nanotechnologiques. Les bras manipulateurs opérant au niveau moléculaire pourraient effectuer des opérations d’assemblage très rapidement, de l’ordre du GHz (milliards de fois par seconde) plutôt que de simples Hz. Des calculs préliminaires suggèrent qu’une nano-usine pourrait traiter sa propre masse en quelques heures seulement.
Grâce à une programmation avancée, une nano-usine permettrait à l’utilisateur de spécifier la composition d’un produit avec une précision atomique, ouvrant ainsi de vastes nouveaux secteurs de l’espace de conception. Beaucoup de nos produits actuels souffrent de faiblesses ou d’imperfections car ils sont fabriqués par chimie en vrac ; rassembler des milliards ou des milliards d’atomes de manière aléatoire plutôt que de créer des produits grâce à un positionnement atomique précis. Si une nano-usine était créée avec succès, elle pourrait également être programmée pour produire des nano-usines supplémentaires pour le seul coût des matières premières et de la programmation nécessaire. Lorsque les nano-usines deviendront réalité (peut-être d’ici 2015), elles sont susceptibles de révolutionner tous les secteurs de la fabrication.