El sueño de Feynman. Nanociencia y Nanotecnología: cincuenta años de una conferencia premonitoria

Era una propuesta radical para llevar a sus últimas consecuencias los procesos de miniaturización que empezaban a ser usados en los laboratorios más avanzados y que ya habían encontrado un hueco de mercado en electrónica y otras aplicaciones. Feynman mantenía que el proceso se podía continuar hasta prácticamente el límite atómico. Nada lo impedía en teoría. Y si no había nada que lo prohibiese, se podría hacer.

Feynman era ya un científico reputadísimo: había hecho contribuciones muy relevantes a la Física teórica aportando una frescura y originalidad insólitas. Además de ser famoso por su inmensa creatividad, tenía una acreditada reputación de rompedor, con una innegable vena provocadora acompañada de una inteligencia demoledora. De modo que los asistentes a la conferencia no supieron muy bien como reaccionar. En todo caso no mostraron mucho entusiasmo. El mismo Feynman quedó más bien decepcionado cuando, algo más de un año más tarde, la propuesta ganadora del concurso que él mismo había propuesto al final de su conferencia, resultó no requerir ningún avance sustancial en las técnicas experimentales conocidas. Y es que Feynman albergaba la secreta esperanza de que al explorar aquellas dimensiones diminutas de la materia (nanómetros) aparecieran nuevas leyes y para sondearlas fuera preciso inventar nuevas herramientas experimentales.

En los años posteriores a aquella conferencia de la American Physical Society, avanzamos enormemente en nuestra capacidad de miniaturizar, esto es de construir cosas similares a las que existen, aunque cada vez más pequeñas, pero seguíamos sin disponer de herramientas que nos permitieran visualizar y manipular el mundo a escala atómica.

Una noche de invierno de 1981 en las afueras de Zurich, un joven físico alemán, Gerd Binnig (Premio Nobel de Física 1985), aficionado a la guitarra y amante de los Rolling consiguió hacer funcionar por primera vez un instrumento capaz de "ver" átomos. Lo llamó Microscopio de Efecto Túnel (STM), porque lo había construido aprovechando un efecto cuántico casi mágico: el efecto túnel, por el cuál era posible que al arrojar una pelota de tenis contra una pared una y otra vez, la pelota (de vez en cuando) atravesara la pared sin romperla como si, de repente, se hubiera abierto un "túnel" en la pared para dejar pasar la pelota. El STM era el instrumento necesario para abrir el sueño de Feynman (del que Binnig, por cierto, no había oído hablar) y ver qué había dentro.

	Ese sueño de Feynman era exacto. No hay nada en las leyes de la Física que nos impida hacer con átomos individuales estructuras artificiales como letras. Se puede escribir la Enciclopedia Británica en un punto diminuto. Pero hay mucho más

En los posteriores años, el STM ha descubierto un mundo a la imaginación de los científicos y de los ciudadanos comunes. Átomos, moléculas, estados electrónicos, fenómenos cuánticos colectivos, todos ellos han quedado desnudos ante nosotros, revelando sus formas en imágenes que van directas al cerebro provocando un alud imparable de revelaciones, nuevas propuestas y aplicaciones hasta poco antes inimaginables. Todo esto es lo que se conoce como Nanociencia y Nanotecnología. Por eso bastantes científicos consideran que la conferencia de Feynman marca de algún modo el nacimiento de la Nanotecnología.

Cincuenta años más tarde de "Hay mucho sitio al fondo" (provocativo título del siempre provocativo Feynman) y aún en la primera infancia nanotecnológica hemos aprendido, en efecto, a manipular átomos individualmente. Lo hizo por primera vez Don Eigler, un físico californiano con aspecto de hippie madurito, usando una versión mejorada del instrumento creado por Binnig, cuando escribió con átomos de xenón sobre una superficie, las letras IBM de la compañía que le pagaba.

Ese sueño de Feynman era exacto. No hay nada en las leyes de la Física que nos impida hacer con átomos individuales estructuras artificiales como letras. Se puede escribir la Enciclopedia Británica en un punto diminuto. Pero hay mucho más. Hay cosas que Feynman no soñó. Entre ellas dos de gran valor conceptual. La primera de ellas habría hecho feliz a Feynman: el comportamiento de la materia cambia por debajo de un cierto tamaño. Las cosas, cuando son suficientemente pequeñas, son distintas. El tamaño importa, claro, habría pensado el siempre mundano Feynman.

La segunda cosa que hemos aprendido en estos años es que la materia puede autoorganizarse: los átomos se organizan en moléculas que, a su vez, pueden formar complejas estructuras supramoleculares enlazadas por débiles y cambiantes enlaces químicos. En realidad, esto ya era conocido en el frecuentemente más prosaico mundo de la Química Orgánica, pero sólo recientemente la posibilidad de observar y controlar los enlaces de moléculas individuales, abierta por el STM, ha afianzado el concepto convirtiéndolo en un paradigma de la Nanotecnología. En efecto las cosas se pueden construir a la nanoescala de abajo-arriba y no sólo esculpiendo desde arriba-abajo. Esta segunda aportación viene desde el mundo de la Química y del de la Biología Molecular pero va más allá y alcanza al desarrollo de sistemas subcelulares y a los mismos seres vivos, usted que lee esto incluido. Feynman, probablemente, no se habría sentido muy feliz de que estas importantes implicaciones de su propuesta se le hubieran escapado.