Cada vez es más frecuente que los objetos que usamos día a día sean más y más pequeños. La gente acostumbra a pensar que el límite está en el tamaño de las manos humanas. Eso no es cierto. El límite está en los átomos. Con el desarrollo de la informática cuántica se pueden crear (teóricamente) ordenadores de dimensiones prácticamente nulas aprovechando el espín de los electrones, creándose así los llamados qubits (abreviatura de bits cuánticos). Esta tecnología está, sin embargo, aún en el futuro, pero, afortunadamente, no en uno muy lejano.

La nanotecnología fue planteada en 1959 en la charla There’s plenty of room at the bottom por Richard Feynman (RF). En ella se preguntaba porque esta idea no había sido explotada antes y cómo, aún sin usar el lenguaje binario, se podría almacenar toda la información relevante de la humanidad, puesto que RF estimó que había alrededor de 24 millones de tomos de interés y que cada uno tenía, aproximadamente, las mismas dimensiones que un tomo de la Enciclopedia Británica (Afirmó que era posible reducir el tamaño de las letras unas 25000 veces para meterla en la cabeza de un alfiler) Esta ciencia comenzó a avanzar rápidamente con la creación de los primeros microscopios de efecto túnel.

Eric Drexler (ED) en su obra The Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology (1986) fue el primero en plantear los nanobots autorreplicantes y dio lugar al término “plaga gris”(Uno de las amenazas que plantea esta ciencia). Él también fue el encargado de crear la nanotecnología molecular y planteó esta rama de la ciencia como algo que podría controlarse con precisión, al contrario que la química tradicional, que, para conseguir una reacción se precisa de un choque concreto que se determina al azar. En la rama en cuestión se planteó la llamada mecanosíntesis. Ésta permitiría controlar a posibles reactivos y forzar reacciones al tiempo que se evita la unión de partículas que se quieren mantener separadas. Un ejemplo de ésta serían los ribosomas en el cuerpo humano. ED en su libro explica como la humanidad había avanzado su manera de construir y “ordenar” (utiliza el término ordenar para referirse a lo que sería pasar de quitar pedazos de sílex sobrante a fundir metales) los átomos, pero la tachaba de primitiva en el método para ordenarlos.

En su libro, Drexler, explica en unos pocos párrafos la historia de la tecnología. Aclara que la tecnología no ha cambiado en exceso. Sí, ha disminuido su tamaño, pero sigue siendo igual de primitiva. Los hombres de las cavernas pintaban en las paredes. Nosotros en pequeñas piezas de silicona. Nos parece infinitamente más sofisticado, sin embargo no es así. Es lo mismo, simplemente a una escala diferente. Hace once años se creó una fundación que fabricaría lo que Feynman predijo en su charla de 1959: The Nanofactory Collaboration (TNC). Ésta se compone de 25 miembros que han publicado varios artículos conjuntos en los cuales explican sus avances. Ralph Merkle es uno de los investigadores al mando del proyecto. Éste consiste en el intento de crear un ensamblador molecular, que les permitiría controlar átomos individuales y que, a diferencia de los microscopios de sonda de barrido (SPM), permitiría manejar varios átomos con precisión en lugar de uno. Esta habilidad quedó demostrada en 1989, cuando el equipo de IBM consiguió colocar 35 átomos de xenón sobre una superficie de níquel a 4 grados kelvin (temperatura que está lejos de facilitar la producción a gran escala)

Otro problema con los SPM radica en su lentitud. Comparada con un ribosoma, que coloca un átomo en unos 25 milisegundos, el tiempo que tarda un SPM parece eterno (1 hora).

Parte de los objetivos de la nanotecnología consiste en crear engranajes y motores. Afortunadamente para el equipo de TNC algunas de las piezas (las más sencillas) se podrían fabricar, en teoría, mediante procesos de la química sintética tradicional, utilizando “máquinas” que los hombres y todos los seres vivos en general llevamos eones utilizando, los ribosomas y las proteínas. El problema de utilizar proteínas consiste en predecir cómo se podrán doblar, proceso que aún no se domina completamente. Según ED lo más eficiente sería hacer lo que hizo el hombre hace tantos milenios, utilizar nuestras simples y débiles herramientas naturales para sintetizar herramientas más versátiles y resistentes, es decir aprovechar la química sintética para construir un ribosoma o proteína que esté “programada” para construir nanoherramientas más complejas.

Estas herramientas, las fundamentales para el control atómico, se están desarrollando teóricamente y algunas han sido probadas.

La primera es la herramienta de abstracción de hidrógenos. Para evitar que el compuesto que se está creando entre en reacción con sustancias presentes en el aire se suele cubrir con partículas de hidrógeno, sin embargo esta solución no permite la reacción con otras substancias. Para ello se necesita retirar la capa de hidrógenos sobrante. Lo que se haría sería coger un radical (de acetileno, generalmente) y colocarlo en la punta de un microscopio de fuerza atómica o un SPM, pero a medida que se avance en el campo de la mecanosíntesis se podrán construir brazos robóticos que se encargarían de sujetar la herramienta de extracción. El fundamento de la herramienta se basa en que las fuerzas de unión entre los carbonos de la superficie y los hidrógenos es menor que la ejercida por el radical.

Esta primera parte del proceso sería seguida por una en la que la herramienta fundamental sería la de posicionamiento de carbonos (también conocida como herramienta de posicionamiento de dímeros). El funcionamiento sería, teóricamente igual de sencillo que el de la herramienta de abstracción de hidrógenos. La herramienta se acerca a la superficie y, puesto que se ha diseñado de manera que las fuerzas de unión sean relativamente débiles, el dímero ocuparía rápidamente los enlaces “libres” de la superficie del compuesto.

La herramienta final para cerrar el proceso sería la herramienta de donación de hidrógenos. Los estudios que se han hecho demuestran que los enlaces entre el hidrógeno y el germanio (o el estaño) son bastante débiles, de manera que al acercarse a los enlaces “vacíos” que se han creado al añadir la nueva capa de carbonos serían ocupados rápidamente por los hidrógenos que se están ofreciendo.

Las tres herramientas se controlarían de la misma manera, es decir, en un principio con microscopios hasta que se hayan creado brazos robóticos lo suficientemente reducidos como para controlar herramientas moleculares.

El objetivo es, según algunas personas, bastante poco ambicioso, puesto que sólo se quieren sintetizar sustancias basadas en el carbono y el hidrógeno con una estructura cristalina (generalmente diamante y sustancias parecidas, al igual que fulerenos). Se han elegido estas sustancias porque es más fácil predecir las reacciones sintéticas necesarias y porque tienen unas propiedades ideales para formar las piezas móviles de sistemas mecánicos.

Los usos de esta tecnología han sido explotados por autores de ciencia-ficción desde que apareció el concepto (Destaca entre ellos Neal Stephenson). Desde nanobots que se copian a sí mismos, que plantea el problema de la “plaga gris”, el cual consiste en que los nanobots no sepan cuando dejar de replicarse y que pasen a acabar con todos los recursos de la tierra, hasta materiales inteligentes (un ejemplo sería la ropa que “rechaza” las manchas) Más ejemplos son los nanomédicos (planteados por Albert R. Hibbs), que serían pequeños robots, controlados desde el exterior que nosotros podríamos ingerir para que mantuviesen a raya a los virus. Otro uso sería la niebla útil, que consistiría en un montón de pequeños bots flotantes que podrían cambiar su forma, pasando de ser una niebla apenas visible a ser un material prácticamente opaco (Este uso podría considerarse una subdivisión del control óptico de la nanotecnología).

Esta nueva tecnología trae consigo dos tipos de “orígenes” para los bienes, las nanofábricas, que sintetizarían los nanobots y sus nanobrazos y nanopartes, y las llamadas nanofundiciones, que sintetizarían objetos de dimensiones mayores y más útiles para el hombre de una manera directa.

Obviamente la llegada de esta tecnología (que está cada vez más y más cerca de nuestro tiempo) traerá consigo un cambio en el mundo tal y como lo conocemos. La economía no podría depender del dinero sólido (a no ser que se desarrollase una moneda imposible de copiar), pues con las nanofundiciones se podrían sintetizar billetes de la nada, por ello todas las transacciones pasarían a ser a través de Internet. Con la llegada de los nanobots la industria bélica pasará de amenazar con volarnos con los aires con potentísimos explosivos a amenazarnos con pequeños robots que se meterían en nuestro interior con la comida y que se limitarían a cerrar los capilares de nuestros corazones. Aun en el caso de que los hombres no fuésemos el objetivo y las batallas se librasen entre pequeños robots tendríamos el problema de su contaminación (sus pequeños “cadáveres” se quedarían flotando en el aire, esperando a que los ingiriésemos para destruir nuestro interior).

No todo, sin embargo, son problemas. Con la llegada de la nanotecnología los nanomédicos serían posibles, es decir, tendríamos pequeños hospitales que podrían automatizarse en nuestro interior, liberando diminutas cantidades de plata, para así poder evitar infecciones (Aunque la nanoplata, como se llama a las pequeñas dosis de plata que se aplicarían, aún debe ser estudiada)

Se han planteado problemas a la nanotecnología, como puede ser la energía para los nanobots, su movimiento y su programación. Todas han recibido respuestas positivas. La energía podría ser obtenida de dos maneras: Mediante glucosa y azúcares, como nuestras células, o mediante recargas (siempre y cuando el propio robot sea, en sí, una batería andante)

En cuanto al movimiento; originalmente se planteó que se moviesen como las células, mediante cilios o pseudópodos. Se han conseguido sintetizar nanobots que se movían como espermatozoides. Hay otra respuesta, bastante reciente, que no sólo soluciona este problema, sino que también resuelve el anterior: Hace unos años, en la universidad de Florida, se consiguió crear un motor de reducidísimas dimensiones que aprovechaba la luz solar para generar movimiento.

La programación podría realizarse gracias a los ya mencionados qubits o aprovechando los átomos sin más, como planteó Richard Feynman, allá por 1959.

Ha habido también gente que afirmaba que era imposible crear nanobots, puesto que son máquinas moleculares y que, debido a la vibración de los átomos, el “ruido” etc… no permitiría su funcionamiento. La respuesta que todos los apasionados de la nanotecnología han dado desde el principio es: Explica, entonces, cómo es que tú y cualquier ser vivo es posible, porque, en el fondo, nuestro ADN, las proteínas y todo son máquinas moleculares. Sea como sea, dentro de poco esta nueva tecnología, cruce de la física, la química y la ingeniería, llegará a nuestros hogares, cambiando para siempre la faz de nuestro mundo.

Bibliografía:

The Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology, Richard Drexler, 1986

Transcripción de la charla There’s plenty of room at the bottom, Richard Feynman, 29 de diciembre 1959

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