El discreto encanto de lo pequeño
La nanotecnología avanza a paso de gigante. Huesos de cristal y discos con mil horas de música empiezan a ser reales
Nanobarcos sanitarios circulando por las venas; miniordenadores superpotentes del tamaño de un botón; biochips que leen el genoma humano y diagnostican enfermedades; nanosatélites más potentes y rápidos surcando el espacio; nanomotores que mueven músculos. El límite de la revolución de lo pequeño, de lo nano (del griego nanos, enano, la milmillonésima parte del metro) lo pone la imaginación del científico. Parece ciencia ficción pero no lo es. Los EE UU se lo han creído: han invertido 140 millones de dólares (27.300 millones de pesetas) en nanotecnología en el año 2000.
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Nanobarcos sanitarios circulando por las venas; miniordenadores superpotentes del tamaño de un botón; biochips que leen el genoma humano y diagnostican enfermedades; nanosatélites más potentes y rápidos surcando el espacio; nanomotores que mueven músculos. El límite de la revolución de lo pequeño, de lo nano (del griego nanos, enano, la milmillonésima parte del metro) lo pone la imaginación del científico. Parece ciencia ficción pero no lo es. Los EE UU se lo han creído: han invertido 140 millones de dólares (27.300 millones de pesetas) en nanotecnología en el año 2000.
Un ordenador de consola actual ocupaba una habitación entera cuando Richard P. Feynman, premio Nobel de física, imaginó máquinas con cables de 10 átomos de diámetro y circuitos de unas decenas de nanómetros. 'Hay mucho sitio para hacerlos pequeños', explicó en 1959 durante una célebre conferencia en el Californian Institute of Technology. Sus contemporáneos la consideraron poco menos que una alucinación, pero el sueño se ha hecho realidad. El Instituto de Microelectrónica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ensaya un disquete con tres millones de veces más memoria que los que conocemos y un CD que contiene 1.000 horas de música en lugar de los actuales 74 minutos. En diez años podremos usarlos. 'Las cosas van más deprisa de lo que esperaba. Ya hay aplicaciones nanotecnológicas que se están utilizando. Es la nueva frontera de la ciencia', afirma Carlos Martínez, profesor de investigación del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC.
Estados Unidos ha invertido 27.300 millones de pesetas en nanotecnología en el año 2000
¿Cuál es el encanto de lo pequeño? Lo nano, según los científicos, es más eficiente. Se necesita poco material de construcción; menos energía que, con la información, viaja con rapidez en distancias tan cortas. Y no sólo eso: los físicos juegan con la materia. 'El reto es reducir el tamaño de los sistemas construyéndolos a partir de sus ladrillos fundamentales, los átomos, y conseguir materiales con propiedades diferentes', explica Arturo Baró, catedrático de física del departamento de nuevas microscopías de la Universidad Autónoma de Madrid. Una compañía americana, la Angstrom Médica de Massachusetts, ha creado una sustancia a partir de nanocristales de hidroxiapatita, el material del que está hecho el hueso. Su aplicación: implantes óseos más duros que el acero que no causan rechazo.
La medicina, el medio ambiente, la navegación espacial, la seguridad nacional, cada área está buscándole aplicaciones a la nanotecnología que, de momento, es nanociencia. De las nueve líneas del proyecto estadounidense, tres llevan el prefijo bio delante, es decir, implican moléculas vivas. Incluso en seguridad nacional se buscan bionanoestructuras. 'Los EE UU saben que el futuro en defensa está en los objetos pequeños como los nanosensores que en una guerra biológica detecten un ataque rápidamente y den la alarma', explica Javier Tamayo, físico del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM) del CSIC.
En su visión prematura de la nanotecnología, el genio de Richard P. Feynman quiso imitar a la naturaleza. 'Ya que las moléculas biológicas tienen la capacidad de autoensamblarse, reproducirse y moverse, ¿por qué crear un artefacto inorgánico si ya existe?', sugiere Tamayo. 'No se trata sólo de imitar a la naturaleza, se trata de utilizarla. Usemos las capacidades de las moléculas vivas para crear dispositivos; por ejemplo, las de la miosina, la molécula responsable del movimiento de los músculos, para crear nanomotores. Ese es el futuro', añade.
Mientras EE UU apuesta por la nueva ciencia, la UE, que va a la zaga de Japón, empieza a reaccionar con interés creciente hacia esta nueva tecnología. 'En España vamos muy retrasados, pero es que vamos retrasados en todo, con lo cual no es raro', explica Martínez. A pesar de todo, varios grupos se esfuerzan por sacar adelante algunos proyectos. El NANOSAT, un nanosatélite español iniciado en 1995 a partir de una idea del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, cuyo lanzamiento se prevé para este año, es una aportación de España a la revolución de lo pequeño en el espacio.
La colaboración de Tamayo y Martínez es un ejemplo de lo que debe ser un proyecto de nanotecnología, una especilidad interdisciplinar que implica el concurso de físicos, biólogos, matemáticos, químicos e ingenieros. Desarrollan un biochip de ADN que permitirá leer el código genético e identificar los genes responsables de ciertas enfermedades. 'A los tratamientos de la esclerosis múltiple todos los pacientes no responden igual, depende de la zona del mundo en la que viven. Sospechamos que varios genes están alternados, y que depende del patrimonio genético de la población. Con el biochip de ADN podríamos identificar esos genes', explica Martínez.
De abajo-arriba, de arriba-abajo
La nanotecnología tiene dos puntos de vista. Los expertos pueden contruir objetos de arriba a abajo de manera que cada vez son más pequeños. Por ejemplo, se puede fabricar un transistor con litografía óptica con un tamaño mínimo, hasta ahora, de 1.000 nanómetros. Otra cosa bien diferente es verlo de abajo a arriba. De esta manera, los científicos ensamblan átomo a átomo, molécula a molécula, consiguiendo una estructura, un material que puede tener propiedades diferentes. Para manipular la materia a escala atómica o molecular los físicos han desarrollado complicados instrumentos. En el laboratorio de superficies de la Universidad Autónoma de Madrid-para el profano una mezcla a partes iguales de alta tecnología y taller mecánico-, Roberto Otero, físico, maneja un microscopio de efecto túnel, un delicado aparato confinado en una gigantesca cámara de vacío metálica que, junto con el microscopio de fuerzas atómicas, ha abierto a los físicos las puertas del mundo atómico. Con la nanopunta del aparato, toca los átomos, los mueve a su antojo (los físicos ya escriben con ellos) e, incluso, los ve a través de la pantalla de su ordenador. 'De momento se trata de conocer las propiedades del componente último de la materia, el átomo, y también de las moléculas, para poder manejarlas', explica Arturo Baró, catedrático de física del Laboratorio de nuevas microscopías de la UAM, 'y para verlos hay que fabricar microscopios cada vez más eficientes, cosa que ya hacemos en España'.