INTRODUCCIÓN A LA NANOTECNOLOGÍA

Ideas que circulan a una velocidad vertiginosa producen en Internet una explosión de futuro. Y el pronóstico más atrevido es el de la nanotecnología, porque habla de máquinas pequeñas al extremo de lo invisible capaces de construir edificios, detener enfermedades, pelear guerras y producir alimentos. Pero lo más escalofriante es que no se trata de algo descabellado: la revolución ya comenzó y en unos 50 años los humanos podrían ver cosas que la ciencia ficción más atrevida apenas comienza a intuir.

Hace 40 años el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nóbel, fue invitado a pronunciar un discurso en una institución tecnológica de California. Pudo haber sido otra pieza de oratoria, pronunciada por un científico ilustre, pero esta vez no fue así. De hecho, sus reflexiones generaron un eco que cada vez suena con más fuerza.

"Los principios de la física, tal y como yo los entiendo, no niegan la posibilidad de manipular las cosas átomo por átomo... Los problemas de la química y la biología podrían evitarse si desarrollamos nuestra habilidad para ver lo que estamos haciendo, y para hacer cosas al nivel atómico", dijo Feynman en 1959.

Así, a secas, esas palabras no son estremecedoras. Pero este párrafo está citado a lo largo y ancho de Internet en algunos de los sitios web más comprometidos con el futuro de la humanidad por una sencilla razón: fue la primera vez que se hizo pública la visión de intervenir en el orden de los átomos.

Y esa es la base de una ciencia que tiene un nombre cada vez más pronunciado: nanotecnología.
¿Lo pequeño es hermoso? No, lo pequeño es maravilloso y misterioso, dicen los investigadores lanzados a explorar en forma definitiva un sector del desarrollo tecnológico que hasta ahora permanecía a oscuras, y que podría iluminar el mundo. Muchas de las predicciones nanotecnológicas pueden parecer alucinaciones, pero se asegura que algunas se harán realidad durante el período de vida de quienes estamos leyendo estas líneas.

Feynman, por cierto, no abundó demasiado en sus reflexiones y de hecho sus palabras no tuvieron demasiada trascendencia hasta comienzos de los 80, cuando un estudiante de pregrado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Eric Drexler, insinuó la posibilidad de crear sistemas de ingeniería a nivel molecular. En1986 lo publicó en un libro con el título de "Los motores de la creación", considerado como un clásico de este nuevo mundo.
Todo tiene que ver, comenzaba diciendo Drexler, con la forma como están ordenados los átomos. "Carbón y diamantes, arena y procesadores de computadoras, cáncer y tejido sano: a través de la historia, las variaciones en el orden de los átomos han diferenciado lo barato de lo caro, lo sano de lo enfermo".

La tesis definitiva es que si se toman prestadas ideas de la naturaleza y se cuenta con capacidades generadas por el avance de la ciencia, sería posible construir máquinas que podrán influir sobre el orden de los átomos, de manera tan precisa como para emular el proceso de creación.
Máquinas que estarían representadas por "cualquier sistema, generalmente de estructuras rígidas, formado o conectado para alterar, transmitir y dirigir fuerzas aplicadas según una fórmula predeterminada para conseguir un objetivo específico, como el desempeño de un trabajo productivo", de acuerdo con una definición citada por Drexler, que tiene una de sus bases de operaciones en el futurista Foresight Institute.

Para comprender cuál es el alcance de esta cruzada, es necesario aclarar que el mínimo microchip, una maravilla tecnológica utilizada por los computadores para procesar información, es considerado demasiado grande por los evangelistas de la nanotecnología, entre otras cosas porque "se puede ver".

Cuando se habla de tamaños, nano se refiere a algo bastante pequeño. Un micrometro, dimensión en la cual se desarrollan los chips, equivale a la millonésima parte de un metro. El nanometro es mil veces más pequeño.

Sin embargo su efecto será grande. Las investigaciones científicas avanzan, y es necesario que otras áreas del pensamiento humano también comiencen a intuir cómo será el impacto de esta tecnología, cuáles serían las consecuencias de una manipulación inescrupulosa, de qué forma impactará la desigualdad existente en el mundo. Además, el poder de creación es un concepto difícil, que seguramente generará algunos roces religiosos.

Y se desafiarán ideas. Para comenzar los de aquellos que auguraban la muerte de la era del átomo, frente a la importancia del bit, unidad básica de la información que se esparce por doquier. Ahora que estamos en el futuro ya lo sabemos: el átomo está por regresar a la primera plana.

Las visiones:

Debemos acostumbrarnos a la velocidad. Se insinúa que una nanomáquina puede tener millones de vibraciones en un segundo. Las ideas también se esparcen rápido en nuestro mundo de grandes. Se estima que este campo de investigación, que brotó recién en los últimos años, había provocado la creación de 275 empresas hasta 1996, con ingresos por 5 mil millones de dólares.

"En el 2001 esos números se habrán quintuplicado", asegura la corporación NanoThinc, una compañía empeñada en promocionar el desarrollo de la nanotecnología. Su pronóstico es que se verán resultados asombrosos dentro de unos 10 años.

NanoThinc va al grano al explicar la trascendencia en el ordenamiento de los átomos. "Si uno modifica los átomos del grafito en la punta de un lápiz, obtiene un diamante, si lo hace con los átomos del aire común, tierra y agua, logra una papa".

La nanotecnología, que manipula la materia a nivel atómico, se encargaría de colocar los átomos en forma precisa según un plan o diseño, "con lo cual se abre un abanico de posibilidades que es difícil de comprender hoy día".

Un analista de Intergalactic Reality que se hace llamar Sky Coyote, aparece en Internet aportando nuevos elementos para la definición: "la nanotecnología se trata de la fabricación de pequeñas máquinas capaces de replicarse a si mismas, de replicar otros materiales, y de realizar todo tipo de funciones".

"El dilema no es si la nanotecnología va a ser una realidad, sino cuándo", agrega.
El futuro es un tema urticante, y en estos tiempos se producen impaciencias naturales por ver concretados los avances sugeridos por investigadores científicos. Y suceden cosas inesperadas: Internet fue una aparición sorpresiva. La nanotecnología podría generar una ola aún más definitiva de cambio, mientras que todavía no hay señales claras sobre cual será el futuro de la conquista del espacio, que en cambio sí había sido pronosticada por doquier.

¿Hasta dónde puede llegar este nanomundo? Las visiones pueden ser perturbadoras. Primero una apocalíptica, sensación que ronda en forma permanente a los nuevos avances: armas letales, como microscópicos robots construidos por nanoensambladores, que recorren las ciudades arrasando con sus habitantes mientras se replican a si mismos.

U otra visión más edificante (literalmente): edificios que se erigen solos, como por arte de magia, bajo las ordenes de nanorobots equipados con nanocomputadoras que aparte de autoreplicarse inducen la creación y ensamblaje de estructuras a nivel molecular. Ciudades enteras podrían crearse, o recrearse.

Podrían fabricarse así autopistas o televisores. También sería posible eliminar la contaminación ambiental con nanomáquinas diseñadas para "comérsela", y crear alimentos, automóviles que pueden cambiar de forma, muebles, procesos automáticos de limpieza corporal, drogas artificiales, libros... los nanorobots podrían reparar tuberías y, por supuesto, generar una nueva frontera de aplicaciones médicas, incluyendo la regeneración de tejidos.

¿Será posible que nanomáquinas puedan tapar el agujero de ozono?
Sí, suena demasiado fantasioso. Pero hay un montón de científicos que se dedican a resolver los dilemas que entraña esta nueva frontera, convencidos de que será posible lograr todo esto, algunas cosas antes que otras.

En Internet se reproducen los web dedicados al tema, y abundan los grupos de noticias. Como el famoso sci.nanotech, cuyo lema es "un lugar para cada átomo y cada átomo en su lugar". Casi todas las estructuras químicas "pueden ser especificadas y por lo tanto construidas", afirman en este sitio.
Y ya existen algunos modelos para inspirarse. El científico David Blair, en la Universidad de Utah, estudia el comportamiento del Flagelum, un filamento que impulsa a las bacterias, y que en la práctica es un motor, un nanomotor, que desarrolla 15.000 revoluciones por minuto. Además se dice que un investigador llamado Don Eigler utilizó un microscopio electrónico del tipo scanning-tunneling, STM, para mover átomos de xenón y escribir las siglas IBM.

El STM está convertido en una herramienta importante para avanzar en la manipulación atómica, aunque pese a su sofisticación aún es considerado una herramienta rústica para los desafíos que entraña la nanotecnología.

Los obstáculos en el camino, sin embargo, son diversos. La mentalidad cortoplacista de los laboratorios y de quienes financian experimentos es considerada como una traba para investigar en este campo, que por cierto no es barato. Y luego está el escepticismo.
Pero los nanotecnólogos dicen que hace algún tiempo se creía que la genética era fantasía.

Proteínas:

Drexler trabaja con su amigo Ralph Merkle, que mantiene una página sobre nanotecnología en la Red. Los dos se han propuesto la construcción de un minúsculo brazo mecánico, con millones de átomos pero aún así más pequeño que una partícula de polvo. Autoreplicante, y con la capacidad de intervenir en la formación de moléculas, pronostican.

En una reciente entrevista le preguntaron a Drexler cuándo iba a convertirse en una realidad la nanotecnología, y él a su vez le preguntó a Merkle, que estaba por allí. La respuesta fue bastante concreta: el 12 de junio del 2015, a las 15 horas GMT.

Esta bien, quizás la fecha sea demasiado exacta para un campo que apenas comienza a desarrollarse. Pero Drexler asegura que ya empezó a trabajar, y que el primer paso se da alrededor de las proteínas. Así entra en boga, en diversos laboratorios del mundo, una "ingeniería de proteínas", cuya meta final es encontrar la clave de la nanotecnología.

Uno de los problemas para avanzar en este campo, dice, es que los bioquímicos siguen actuando como científicos y no como ingenieros. Investigan la forma en que las proteínas se comportan, pero no las fórmulas para que ese comportamiento sea predecible o manipulable.

En cualquier caso ya comenzaron a producirse algunas nanomáquinas basadas en proteínas. "Cada día las conocemos más", se argumenta en el texto de "Los motores de la creación". También se afirma que una representación del uso de estos materiales con fines tecnológicos, lo aporta su capacidad para formar enzimas.

"Las enzimas son máquinas capaces de construir o de deshacer moléculas", argumenta Drexler. Otra área interesante es la de las hormonas, agrega. "Las nanomáquinas obedecen a las leyes de la naturaleza", admite.

Pero el lenguaje en el cual se ve el futuro de este campo está lleno de conceptos sugerentes: circuitos moleculares, computadoras protéicas equipadas con memoria.
Y ese sería el primer paso, pues las proteínas son frágiles ya que "incluso se las puede cocinar", dice Drexler. Sky Coyote es más determinante: "las máquinas bioquímicas son tontas... además las afectan el calor, la luz, la oscuridad, el ph, el agua, entre muchos otros materiales y factores... el hecho de que hayan tardado dos mil millones de años en evolucionar no significa que sean mejores, simplemente supieron sobrevivir".

Pero Drexler no se desanima. "Utilizaremos maquinaria hecha con proteínas para construir nanomáquinas más resistentes".
Estos (pequeños) robots tendrán funciones esenciales. La primera será actuar como ensambladores, de la misma forma que opera el trabajador de una fábrica, pero construyendo moléculas. La segunda será la capacidad de replicarse a velocidades vertiginosas, lo que permitirá contar con resultados a gran escala.

"Necesitamos aplicar a una escala molecular el mismo concepto que ya demostró su efectividad en el mundo macroscópico: hacer que las partes sean colocadas donde queremos que vayan, poniéndolas nosotros mismos", argumentó Merkle.
Todavía será necesario superar una serie de obstáculos, más allá de las dificultades propias de la investigación.

En la comunidad científica se discute si será mejor empezar desde abajo o desde arriba (en tamaño) para llegar hasta la escala nano. También se cuestiona la viabilidad de una tecnología que deberá luchar contra enemigos tan variados como el principio de incertidumbre de Heisenberg y sus efectos sobre la física cuántica, el calor desplegado por las vibraciones moleculares, las radiaciones cada vez más abundantes.

Y la pregunta de oro: ¿por qué la naturaleza no creó sus propias máquinas ensambladoras?
Entretanto, la búsqueda prosigue. El Foresight Institute dirigido por Drexler se ocupa de estimularla. Cada año se entregan premios, de 5 o 10 mil dólares más el anhelado reconocimiento científico, para los investigadores que se hayan acercado más a develar los misterios de la nanotecnología.

Y hay un "Gran Premio Feynman", en honor al Premio Nóbel que hace casi 40 años sugirió la posibilidad de ensamblar átomos. Son 250 mil dólares, que tal vez sean sólo una pequeña parte de la recompensa para quien los gane.

El galardón no tiene fecha de entrega, y va a ser otorgado al primer científico que haga funcionar un nanorobot. Será, sin duda, un día muy especial.