¿Automóviles que reboten en un accidente? ¿Edificios flexibles que oscilen en caso de terremoto? ¿Instrumentos de cirugía que puedan circular por el torrente sanguíneo y luego se destruyan? La nanociencia encontró el camino para llegar a estos avances, y comienza a recorrerlo. No es ciencia ficción. El prefijo “nano” alude al estudio de sistemas un millón de veces más pequeños que un milímetro, mil veces más chicos que los actuales microchips; sistemas con una escala cercana a la atómica, que manifiestan comportamientos físicos nuevos, desconocidos. En la Argentina, grupos de investigadores incursionan en esta rama de la ciencia y desde el Estado se lanzó un programa para promover y coordinar sus investigaciones.
Los científicos pretenden superar el principio esbozado por Gordon Moore, cofundador de Intel, según el cual “el ritmo de cambio de la tecnología de microchips es tal que la cantidad de almacenamiento de datos que puede tener un microchip se duplica cada año o al menos cada 18 meses”. Hoy la pregunta ya no es si esta ley se cumplirá (ya que lo hace indefectiblemente), sino hasta cuándo estará vigente. Las computadoras con componentes del tamaño de un átomo serán realidad tarde o temprano; así, según vaya avanzando la nanociencia, la “ley de Moore” caerá en desuso.
Los investigadores se acercan a la nanociencia desde dos enfoques: algunos buscan una aplicación útil de su trabajo y otros se interesan más por el fenómeno básico, teórico, para que eventualmente después otro tome ese conocimiento, lo transforme y lo aplique en algo concreto. Más allá de estos dos caminos posibles, en estos momentos existe una verdadera explosión tanto aplicada como básica en esta rama, y los tiempos entre la investigación y el posterior desarrollo tecnológico masivo son cada vez más cortos. Sólo como referencia cabe destacar que alrededor de 2010 podremos acceder a computadoras que superen la actual tecnología del silicio.
Seducidos por lo atractivo del tema, muchos investigadores en Argentina han comenzado a orientar sus estudios hacia las nanociencias. Entre otros, existen grupos en Bariloche, Buenos Aires, Santa Fe, Córdoba y Rosario. En Santa Fe está establecido el Grupo Teórico de Física de Superficies que trabaja actualmente en el estudio de Propiedades Electrónicas de Nanoestructuras Moleculares y Semiconductoras.
El doctor en Física Pablo Bolcatto, integrante del Grupo, Investigador del CONICET y profesor en las Facultades de Humanidades y Ciencias e Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Litoral, describe así su trabajo: “Imaginen dos placas de metal conectadas por un cable conductor. Uno puede hacer circular corriente eléctrica entre ellas y medir, calcular, modelizar las propiedades de este transporte eléctrico. Si el tamaño del dispositivo es microscópico o más grande éste es un problema muy conocido, pero si las dimensiones se reducen drásticamente de modo que, por ejemplo, el cable que une los contactos metálicos se transforma en una molécula, toda la física que gobierna el transporte de electrones desde una placa a la otra cambia radicalmente. Mi trabajo es teórico y se orienta a progresar en el entendimiento básico del problema físico.”
El progreso en la miniaturización puede lograrse principalmente por dos caminos: “Desde arriba hacia abajo”, que significa reducir sistemas grandes a escalas menores, para lo cual se requiere de costosa y avanzada tecnología; o “desde abajo hacia arriba”, lo cual significa que vamos construyendo átomo por átomo nuestro sistema de estudio hasta llegar a las dimensiones adecuadas. Bolcatto señala que “esta segunda alternativa es muy atractiva para países como el nuestro, ya que requiere una menor inversión de capital e incentiva fuertemente la interacción entre físicos, químicos, biólogos, ingenieros y tecnólogos”.
“En Argentina el fomento de la investigación está circunscripto al Estado nacional “#8220;observa Bolcatto-; como dato referencial (y alentador) podemos destacar que la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica dependiente de la Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación, ha lanzado un programa que promueve, entre otros temas de interés estratégico, el de las nanotecnologías, buscando especialmente la sinergia entre grupos de diferentes provincias abocados al tema”. Igualmente, más allá de esta iniciativa, Bolcatto destaca que esta situación “no es la óptima, y debería procurarse también la incorporación de capitales privados en el desarrollo de nuevas tecnologías”.
Nanotubos, resistentes y superconductores
Según la definición de diccionario (científico) los nanotubos son “fibras nanoscópicas, formadas por arreglos hexagonales de átomos de carbono”. Estas ínfimas fibras poseen características asombrosas: investigaciones recientes plantean que pueden doblarse en grandes ángulos y vuelven a su estado original sin daño. Tienen una capacidad de transporte de corriente estimada en mil millones de amperes por centímetro cuadrado (cuando los alambres de cobre se funden a un millón de amperes por centímetro cuadrado aproximadamente) y resisten a la tracción de 45 mil millones de pascales (las aleaciones de acero de alta resistencia se rompen a alrededor de 2 mil millones de pascales).
Las aplicaciones posibles de este descubrimiento de la nanociencia son múltiples: Un microscopio con punta de nanotubo puede localizar una hebra de ADN e identificar los marcadores químicos que revelan las variables posibles de un gen; los nanotubos podrían almacenar hidrógeno en su interior hueco y liberarlo gradualmente en pilas de combustible baratas y eficientes; albergan también iones de litio, que podrían llevarnos a pilas de mayor duración. Incluso se comprobó que, incrustados en un material compuesto, los nanotubos disfrutan de enorme elasticidad y resistencia a la tracción; es así como podrían emplearse en automóviles que reboten en un accidente o edificios que oscilen en caso de terremoto en lugar de agrietarse.
Bolcatto destaca que “el tema de los nanotubos de carbono ha motorizado fuertemente la Física a nivel nano. En las Conferencias Internacionales referentes a Física de escala nanométrica, los trabajos sobre nanotubos involucran casi la mitad del total”.
Las particularidades estructurales, mecánicas y electrónicas de este elemento lo convierten en un sistema singular. Por ejemplo, a pesar de estar conformados sólo por átomos de carbono, las pequeñas diferencias en los arreglos de estos átomos pueden lograr que existan nanotubos aislantes, conductores, semiconductores y hasta superconductores.
