El ejemplo más grandioso de esta potencia se presenta en cada cosa viviente para que se de esta se requiere un entorno de agua y por esto se le suele llamar "el lado húmedo de la nanotecnología". Las formas de vida que conocemos están hechas de células rellenas con agua, pequeñas bolsas de vida que típicamente tienen tamaños de varios micrones, como en el caso de los glóbulos blancos de la sangre humana.
Cada una de estas "bolsas" está repleta de miles de pequeñas máquinas que se mueven por el mundo líquido de la célula, ocupándose de la industria de la vida -enzimas, hormonas, RNA y ADN-. Esas pequeñas máquinas son moléculas. Tienen un rango de tamaño de entre uno y varias decenas de nanómetros. ¡Son nanomáquinas! Están formadas por entre miles y decenas de miles de átomos. Y cada uno de esos miles de átomos tiene una ubicación exacta, definida con precisión por un diseño de ingeniería, de modo que el conjunto de esa nanomaquinaria pueda funcionar correctamente.
El ejemplo más impresionante son las enzimas. Cada una de ellas es una fabrica química completa, reducida a una escala de nanómetros. Estas enzimas han evolucionado durante miles de millones de años para lograr una fabricación cada vez más perfecta de sus productos químicos. En la mayoría de los casos han alcanzado los límites de la perfección.Estas nanomáquinas moleculares son quienes hacen que la vida funcione, no sólo para ellas mismas, sino en cada planta, pájaro o entidad que se arrastra o ha arrastrado sobre la superficie de nuestro planeta.
La nanotecnología húmeda es increíblemente poderosa. De hecho, cuanto más se sabe sobre ella más se comprende lo mucho que queda por saber. Pensemos en la hermosura de una joven, o de una flor, o qué increíble es que un ojo humano pueda ver o que un cerebro pueda pensar. Y entonces uno piensa: este lado húmedo de la nanotecnología (que la mayoría de la gente llama biotecnología) puede hacer todo.
Pero a pesar de este increíble poder, hay varias cosas que no se pueden hacer y que nunca se podrán hacer en el lado húmedo. Una de las más importantes es conducir electricidad como un hilo metálico, como una conexión dentro de una computadora o incluso en un semiconductor. Nunca se logrará con esta biotecnología.
Nanotecnologia seca.
La mayor parte de la revolución industrial que impulsa la sociedad moderna no es un tributo de la biotecnología, es producto del desarrollo de máquinas de vapor, motores a nafta y todo tipo de artefactos eléctricos, como radios, televisores, teléfonos y computadoras, todos ellos producidos por la tecnología del otro lado, el lado "seco", un área que parecería apuntar a ser la de mayor desarrollo potencial.
De hecho, Imagínemosnos lo que podría llegar a ser nuestro mundo si se pudiesen fabricar en el lado seco, sin agua ni células vivas, objetos con el grado de perfección atómica que la vida logra rutinariamente en el lado húmedo. Imagínense por un momento el poder que tendría el lado seco de la nanotecnología. La lista de cosas que se podrían lograr con una tecnología así parecen algo así como la lista de deseos de navidad de nuestra civilización.
Veamos algunas:
Una nanomáquina
de escribir
En 1989, unos físicos del Centro de Investigación de Almaden
de la empresa IBM, ubicado en San José, California, sorprendieron al
mundo científico al usar un microscopio de sonda vibrátil para
mover unas serie de átomos de xenón sobre una superficie de
níquel, escribiendo una versión microscópica del logo
de IBM. Aunque el experimento demostró que se podían construir
cosas a nanoescala, no dejaba de ser una experiencia exótica y única,
que requería un microscopio fabricado a propósito, una habitación
especial a prueba de vibraciones y un ambiente de temperaturas alrededor de
los -270 grados centígrados, sólo unos grados por encima del
cero absoluto.
Pero sólo diez años después se ha creado el AFM, sigla
de Atomic Force Microscope. Este instrumento está cambiando la manera
en que los científicos interactúan con la materia en pequeña
escala.
Dentro de la cámara del AFM, de un modo invisible al ojo normal, los extremos de unas delgadísimas agujas se introducen en un substrato de moléculas orgánicas, luego estas agujas, afiladas hasta tener sólo unos átomos de ancho en la punta, escriben palabras de sólo una decena de nanómetros de ancho. El proceso funciona basándose en que las moléculas orgánicas, tal como la tinta en una lapicera fuente, fluyen desde el extremo de la aguja a la superficie de escritura, hecha de oro. Incluso tienen la posibilidad de usar distinto tipos de "tintas" y de cambiarlas en un momento. Para tener una idea de la escala de la escritura resultante digamos que, con la ampliación óptica que se necesita para leer esas letras, una línea escrita por un bolígrafo se vería de más de un kilómetro de ancho.
Para dar un poco de espectáculo,
que para los yanquis nunca viene mal, usaron un AFM provisto con un conjunto
de ocho agujas para escribir en menos de 10 minutos una página completa
de un famoso texto que el físico Richard Feynman concibió en
1960, en un impresionante y certero acto de predicción, sobre las posibilidades
de la nanotecnología.
Y todo eso a temperatura ambiente.Esa
fue sólo una prueba. El sistema no está pensado para escribir,
por lo menos no en el sentido convencional que le damos a la palabra. Este
sistema de litografía puede convertirse en una rápida solución
para manufacturar nanocomponentes, desde microelectrónica a chips ADN
(usados en genética) más rápidos.
Los nano
robots:
Los nano robots ya han sido explotados en la CF y las aplicaciones propuestas
pasan por ítems difíciles de imaginar unas décadas atrás:
Mantenimiento del cuerpo por dentro, reparación y recableado de tejido
cerebral a control remoto, reparaciones corporales (arterias, cristalino,
oído, órganos internos, tumores) sin necesidad de operación.
La tecnología aún está lejos de producirlos, pero, como en el campo de la Inteligencia Artificial, es una cuestión tan complicada y tan difícil que se avanza en diversos frentes. Una de la áreas sería las herramientas para crear los nanorobots.También se requiere control, y aquí entra un mundo diferente al de los sensores nanoscópicos, las matrices de tamaños de nanómetros y las moléculas gigantes: la computación a nivel de la nanotecnología. Hace años que se diseñan compuertas lógicas mecánicas compuestas de unos pocos átomos y parecería que sólo se esperan las herramientas necesarias para construirlas. El panorama no es tan simple, pero existen innumerables laboratorios trabajando en la "inteligencia" nanométrica.
Memoria 
En un laboratorio de IBM en Zurich,( uno de los que ayudaron en la invención
de aquel microscopio AFM de 1986), se trabaja en la miniaturización
a nivel nanómetro del registro de datos. El sistema de almacenamiento
se basa en un conjunto de 1024 agujas de AFM en una matriz cuadrada que pueden
escribir bits de información de no más de 50 nanómetros
de diámetro. El mismo conjunto es capaz luego de leer la información
e incluso reescribirla.
La capacidad de guardar información a esa escala es una noticia excitante
para el mercado, pues multiplica inmensamente la cantidad de información
que se puede almacenar en un área determinada. El mejor sistema actual
de registro, basado en la memoria magnética, puede guardar alrededor
de dos gigabits por centímetro cuadrado; los físicos creen que
el límite físico de la capacidad este sistema -no alcanzado
aún- es de alrededor de 12 gigabits por centímetro cuadrado.
El sistema de matriz de agujas descripto más arriba, bautizado "Millipede"
(Miriápodo, por tener mil patas), ofrece 35 gigabits por centímetro
cuadrado (y hasta 80 gigabits si se utiliza una aguja única) y es capaz
de hacerlo a la velocidad de los artefactos magnéticos actuales. Con
unidades de almacenamiento provistas de matrices gigantescas, con millones
de agujas, se puede lograr un almacenamiento en el orden de los terabytes,
algo así como 40 veces lo que está disponible hoy comercialmente.
Computadoras
ubicuas:
La miniaturización a nivel nanométrico apunta a la inserción
de potentes computadoras en relojes de pulsera y teléfonos celulares
que posean algo que hoy no tienen: un disco rígido. Se supone que la
tecnología del "Miriápodo" proveerá de discos
rígidos de una capacidad en el orden de los gigabytes y de un tamaño
de un centímetro cuadrado. Una de las cosas más importantes
es que este nanodrive de tecnología AFM requerirá mucho menos
energía para su operación que los de tecnología magnética,
un factor extremadamente crítico en los productos portátiles.
Exploración
espacial: sondas autorreproductoras:
Si bien los logros en el rubro de la autoconstrucción son mínimos,
algunos laboratorios han demostrado, por ejemplo, que cubriendo la superficie
de una placa de base (hoy se usa oro) con una pegajosa capa de material orgánico
se logra, bajo las condiciones apropiadas, lograr que miles de estas placas
se acomoden por sí solas para formar estructuras tridimensionales.
Esto parece caótico, sin embargo, en la Universidad de Harvard han
logrado crear un circuito electrónico relativamente funcional usando
una técnica similar.
En la Universidad de Texas
en Austin, un científico ha buscado, entre millones de proteínas,
aquellas capaces de reconocer y unir diferentes tipos de materiales inorgánicos.
Se ha fundado ya una compañía, Semzyme, que busca crear una
"biblioteca" de bloques de construcción mediados por proteínas.
En la Universidad de California, en la Universidad Yale de Los Angeles, en
la Universidad Rice y en Hewlett-Packard se avanza en el desarrollo de computadoras
moleculares auto-construidas.
Existe un proyecto de la NASA relativo a las sondas basadas en sistemas autorreproductores. Es un plan que se lanzó hace más de veinte años para lograr que, en lugar de enviar la totalidad del equipamiento necesario para una exploración desde la Tierra, lo cual significa muchas toneladas puestas en el espacio, se envíen solamente ciertos robots capaces de construir el resto del equipamiento a partir de la materia prima extraída del lugar de aterrizaje. La NASA no pensó concretamente en nanotecnología, pero los científicos de este área creen que será la única tecnología capaz de superar los problemas que presenta el proyecto, especialmente el de conseguir, reconocer y extraer los materiales necesarios para la construcción. Es un tema tan interesante que dejo su desarrollo para un próximo Tecno Núcleo.
Medicina:
En la industria de medicamentos se busca lograr, por medio de nanotecnología,
lo que logra en cada instante nuestro cuerpo y el de millones de seres vivos
sobre el mundo, pero en condiciones controladas de laboratorio: la construcción
átomo a átomo de moléculas complejas que hacen a las
funciones primordiales de la vida (como la insulina, por dar un ejemplo).
El logro de este objetivo sería un inmenso avance para la medicina,
pues simplificaría los procesos necesarios para obtener las complejas
drogas que componen hoy los medicamentos y pondría al alcance de la
ciencia una enormidad de proyectos hoy imposibles.
Aprovechamiento
máximo de la energía solar:
En Texas, estado de EEUU donde tienen el problema de que consumen gran cantidad
de energía, proponen construir por medio de nanotecnología ciertos
artefactos (que no se describen) capaces de atrapar cada fotón que
les llega y así lograr un aprovechamiento muy eficiente de la energía
solar. Estos colectores solares serían capaces de atrapar los fotones
en unas nanoestructuras de escala menor que la longitud de onda de la luz
solar, que es de entre 400 y 1000 nanómetros. El sistema de almacenaje
funcionará como un capacitor (que almacena electrones), pero retendrá
en su interior a los fotones.
