Ciencia para impacientes

viernes, marzo 09, 2007

Lo que es (y probablemente nunca será) la nanotecnología

En su famosa charla de 1959 el físico Richard Feynman describió un futuro donde sería posible “hacer, manipular, visualizar y controlar cosas a pequeña escala”. Apoyó su argumentación con una demostración teórica de que sería posible acumular toda la información de todos los libros del mundo en un grano de arena. Desde luego, no dijo cómo hacerlo, pero abrió la puerta para que un buen número de investigadores vencieran el escepticismo inicial y se lanzaran a ocupar el nanoespacio. Algo más de 40 años después, los avances de la nanociencia, en el punto de unión entre la física, la química y la ingeniería ya han revolucionado la manera en que los científicos entienden el nanomundo.

Sin embargo, el prefijo nano (del griego nanos, enano, denota un factor 10-9) ya ha saltado de las publicaciones científicas y ha entrado en la conciencia colectiva. Esta disciplina, con sus promesas de increíbles avances nanotecnológicos, es una de las más competitivas y desafiantes, y una de las más financiadas actualmente. Se la considera destinada a revolucionar el mundo como lo conocemos y transformarlo en algo mejor. Pero, ¿de que hablamos exactamente?



La nanotecnología es el punto de cruce entre la aproximación “de arriba a abajo” de los físicos e ingenieros y la aproximación “de abajo a arriba” de los químicos. Por un lado, la progresiva miniaturización de los componentes electrónicos y la creación de nuevos materiales ha impulsado a los físicos a crear nuevas estructuras cada vez más pequeñas. Por otro lado, los químicos, acostumbrados a trabajar “abajo” han ido creando estructuras cada vez más complejas y con características que las hacen capaces de interaccionar con el mundo macroscópico. Cuando estas dos aproximaciones se cruzan, surge la nanotecnología, con nuevos materiales y estructuras, a veces auto-ensambladas, a partir de compuestos orgánicos, inorgánicos, polímeros, cerámicas... La cuestión clave es el diseño racional no sólo de estructuras y propiedades moleculares de los nuevos compuestos sintetizados (como es costumbre en la síntesis química habitual) si no dar un paso más allá al planificar además el tamaño y la forma de los materiales obtenidos, lo que resultará en un control preciso de las propiedades macroscópicas. Es justamente este control en las características lo que permitirá un sinfín de nuevas aplicaciones en casi todos los campos.

Baterías, células fotovoltaicas, imagen e impresión digital, microelectrónica, liberación de compuestos químicos, sensores químicos, separación molecular, catálisis y fotocatálisis, dinámica de microfluidos están en distinto estado evolución, pero son ya aplicaciones directas de la nanotecnología. Sin embargo, de todas las posibles aplicaciones, la que más ha atraído la atención (y aversión) del público es el concepto de nanomáquina. Consiste en el sueño de tomar todas las máquinas que actualmente empleamos para construir, arreglar y mover cosas, y reducir todos sus componentes hasta que su tamaño sea menor que una célula, o incluso menor que las partes individuales de las células. Las ventajas de estas máquinas y el número de ellas que se podrían emplear en espacios reducidos son obvias, pero la idea de tener máquinas imposibles de ver alrededor o incluso dentro de nosotros es algo que puede provocar inquietud. La imagen más catastrófica posible nos asalta: un ejercito de nanorobots fuera de control se dedica a desmontar el mundo y emplear los pedazos en construir copias de sí mismos: es el escenario conocido como “goo gris” (del inglés grey goo). Desde luego, esta idea puede resultar atractiva para relatos de ciencia-ficción (y de hecho ya se ha empleado varias veces, como en Presa, de Michael Crichton) pero sin duda está muy lejos de la realidad. No estamos ni remotamente cerca de crear nanomáquinas capaces de ensamblar sólidos poco a poco, ni mucho menos de ser capaces de manejar un único átomo. Además, los intentos de ensamblaje átomo por átomo sería tremendamente ineficaces: mucho más útil sería un ensamblaje químico bajo control estricto de los parámetros sintéticos para construir nanoestructuras. Aproximación, por cierto, que es la adoptada por la Naturaleza a la hora de construir seres vivos. Y desde luego la Naturaleza nos lleva mucha ventaja... Tanta que el sueño de construir nanomáquinas hace mucho tiempo que lo cumplió. Las nanomáquinas naturales son capaces de mucho más de lo que nosotros somos capaces de hacer actualmente, y deberían servir de modelo y estímulo a la hora planear nuestros avances. Pero esa es otra historia y será contada en su momento si los lectores están interesados.

El miedo a lo desconocido, la visión apocalíptica de las noticias científicas tan en boga últimamente y la escasa capacidad de hacer llegar la verdad de la ciencia al gran público contribuyen al temor general que rodea a la nanotecnología en determinados círculos, no muy diferente de lo que ocurrió en los primeros tiempos de la energía nuclear o la biotecnología. Por tanto, es imprescindible contrarrestar esta paranoia, especialmente en un campo con tanto potencial para el bien de la humanidad. Se deben usar de forma eficaz los medios de comunicación para informar y educar al público de las características de la nanociencia, así cómo de sus ramificaciones en otras ciencias, como la biología y la medicina mientras se lucha contra el tópico del Científico Loco que pretende dominar el mundo.



Diego Sampedro

Categorías: Ciencia, Física, Química

10 comentarios:

Alice in Wonderland dijo...

Al leer el apartado de "nanomáquinas" no puedo evitar pensar en la reflexión sobre qué son realmente nanomáquinas y qué son estructuras supramoleculares capaces de realizar cierta función. Hay quienes consideran que no son la misma cosa y hay quienes utilizan los términos indistintamente. Y yo me pregunto si lo hacen porque vende más y está de moda hablar de "nano"....

A. S. dijo...

Respecto de las «nanomáquinas», me hace gracia cuando dices, Diego, que es «el sueño de tomar todas las máquinas que actualmente empleamos para construir, arreglar y mover cosas, y reducir todos sus componentes hasta que su tamaño sea menor que una célula, o incluso menor que las partes individuales de las células». Bueno, espero que ese «todas» no incluya a algunas de mis máquinas favoritas: no me veo usando teclados, monitores, aparatos de música, medios de transporte, etc., etc. de tamaño microscópico...
También me llama la atención cuando dices que «El miedo a lo desconocido, la visión apocalíptica de las noticias científicas tan en boga últimamente y la escasa capacidad de hacer llegar la verdad de la ciencia al gran público contribuyen al temor general que rodea a la nanotecnología en determinados círculos, no muy diferente de lo que ocurrió en los primeros tiempos de la energía nuclear o la biotecnología» ¿Acaso la energía nuclear y la biotecnología no siguen causando ese «temor general» en «determinados círculos»? Evidentemente, el temor visceral procede del desconocimiento, y hay dos formas de estar desinformado: por un lado, los que no quieren oir (poco se puede hacer al respecto), que siempre estarán ahí. Por otro lado, los que creen que ya lo saben todo, que resultan especialmente peligrosos. Hacia ellos, creo yo, ha de dirigirse la buena divulgación, que no es nada fácil de hacer, y que debe tener muy en cuenta a este segundo grupo. ¿No creéis?

Alfonso dijo...

Hola, no es un comentario sobre esta entrada sino sobre todo vuestro blog.

Me parece muy interesante y didáctico. Os animaría a que os diérais de alta en Hispaciencia. Es un intento de reunir los blogs de temática científica en español.

Creo que así podríais llegar a más gente y más gente podría beneficiarse de vuestros conocimientos.

Diego S. dijo...

Para Alice:

La diferencia entre "nanomáquina" y estructura supramolecular puede ser muy clara o muy confusa en función de las propias definiciones de estos dos términos, ya que ni siquieran están (aún) claras.
Mi propia opinión (y por tanto personal e intrasferible) es que a dia de hoy el término adecuado es el de estructuras supramoleculares (que pueden o podrían actuar como máquinas o no). El término "nanomáquina" lo he empleado tratando de otorgarle una connotación de ficción (qué es lo que de momento tiene) para poner de relieve precisamente que es un concepto más que una realidad. De hecho, tal vez el término "nanorobot" deje aún más claro el significado.

Y sobre tu última cuestión, yo no tengo duda: lo "nano" vende, y si incoporando un par de "nanos" a tu proyecto de investigación es más fácil que encuentres financiación...

Diego S. dijo...

Para A.S.:

Por supuesto el sentido de la frase no es el de llevar TODAS las máquinas a escala nanométrica. Para aquellas que empleen una interacción humana directa, como las que enumeras, la situación será complicada. Pero la liberación de fármacos no es otra cosa que una furgoneta de reparto a domicilio realmente pequeña. Y en un episodio de Futurama, Amy tiene un teléfono móvil tan pequeño que no puede marcar...

Sobre tu segunda reflexión, estoy muy de acuerdo. No viví los primeros años de la energía nuclear pero sí la llegada de la "revolución biotecnológica". Y encuentro muchas similitudes con la situación actual de la nanotecnología, llena de promesas de un futuro mejor (y un horrible final de la humanidad) pero escaso conocimiento del estado real de la ciencia por parte del público en general. Y un debate sobre las obligaciones de la ciencia con la sociedad y viceversa es especialmente relevante en casos como éste.

Diego S. dijo...

Para Alfonso:


Gracias por tus ánimos.

Esperamos estar en Hispaciencia en un futuro próximo.

Han Solo dijo...

Enhorabuena Diego! Una entrada realmente interesante. Esto no acaba nada más que de empezar. Como apuntas, nosotros mismos estamos llenos de "nanomáquinas" que de forma milagrosa, llamando milagro a todo aquello para lo que todavía no tenemos explicación, funcionan al unísono bajo la batuta de un “orden” químico capaz de mantenernos vivos. Por ejemplo, el sistema hemoglobina -mioglobina
, dos proteínas, no representan sino una de las más sutiles nanomáquinas capaz de transportar combustible (oxígeno) a nuestros músculos. Una vez allí, la mioglobina transporta este combustible hasta las mitocondrias, pequeñas centrales de producción de energía química que permiten mantener en marcha nuestro esqueleto.
Al fin y al cabo, los científicos nos dedicamos a entender e imitar la naturaleza y aún nos queda mucho por aprender.

Han Solo dijo...

Un artículo interesante: ¿Es segura la nanotecnología? (Fuente: Madri+d, ELPAIS - Futuro)

Santi dijo...

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