“En el fondo…. hay mucho espacio”

Richard P. Feynman (Nobel de física 1965)

El discurso de Feynman "There is plenty of room at the bottom"

A pesar de que el concepto de nanotecnología no es algo fijo y cerrado sino que se va construyendo poco a poco, a medida que se realizan nuevos experimentos, su origen sí parece estar claro para todos. Miremos donde miremos y leamos lo que leamos, la palabra nanotecnología resulta indisolublemente ligada a Richard Feynman.

Richard Feynman nació en Nueva York en el año 1918. En 1939 se licenció en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), obteniendo posteriormente un doctorado por la Universidad de Princeton. En estos años de juventud es invitado a participar en el proyecto Manhattan (que concluyó con la construcción de la primera bomba atómica). La mayor parte de su carrera científica la desarrolló en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California (conocido internacionalmente como Caltech), donde trabajó en muy diversos temas, destacando los relacionados con la electrodinámica cuántica por los que fue galardonado con el Premio Nóbel de Física en 1965. "Por su trabajo fundamental en electrodinámica cuántica, con sus profundas consecuencias para la física de las partículas elementales" (compartido con Julián Schwinger y Tomonagá).

Además de su trabajo como científico fue un importante divulgador a través de libros {"¿Está Vd. de broma, Sr. Feynman?" o "¿Qué te importa lo que otras personas piensen?") y lecciones dedicadas a sus estudiantes ("Conferencias de Física de Feynman").

El 29 de Diciembre de 1959, varios años antes de recibir el Premio Nóbel, (durante el “Encuentro anual de la American Physical Society”, en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena), Richard Feynman pronunció una conferencia con el sugerente título

"Hay mucho espacio al fondo" {"There is plenty of room at the bottom")

donde puso los pilares de lo que más tarde se conocería como nanotecnología. En esta ya mítica conferencia, Feynman trató sobre cómo manipular, controlar y fabricar objetos de muy pequeñas dimensiones, abordando el problema desde una perspectiva absolutamente distinta a como se había hecho hasta el momento y abriendo todo un nuevo mundo de posibilidades. Lo que en aquel momento pareció sólo un sueño surgido de la mente de un científico, el paso del tiempo ha demostrado que era posible convertirlo en una realidad. "Me gustaría describir un campo", comenzaba Feynman en su discurso, "en el cual muy poco ha sido hecho hasta el momento, pero en el que, en principio, una gran cantidad de cosas pueden hacerse. Más aún, lo más importante es que podría tener un gran número de aplicaciones técnicas. De lo que quiero hablar es del problema de manipular y controlar objetos a muy pequeña escala".

Los orígenes de la nanotecnología se remontan a hace medio siglo, y ya al comienzo de su conferencia, Feynman se hacía la siguiente reflexión: "En el año 2000, cuando se mire hacia atrás, todo el mundo se preguntará por qué hasta el año 1960 nadie empezó a moverse seriamente en esta dirección". Esa dirección de la que hablaba Feynman se refería a la posibilidad de crear tecnología desde una nueva perspectiva basada en la manipulación y el control de objetos tan pequeños como los propios átomos. "No me asusta considerar la pregunta final de si en el futuro, podremos colocar los átomos como queramos: ¡los verdaderos átomos, aquellos que están al fondo! Y ¿cuáles serían las propiedades de los materiales si pudiéramos verdaderamente colocarlos como quisiéramos? No puedo saber exactamente qué pasaría, pero no tengo la menor duda de que si controlásemos la colocación de objetos a una pequeña escala, tendríamos acceso a un amplio rango de propiedades que los materiales pueden presentar y podríamos hacer una gran cantidad de cosas". Esta idea que, en principio, podría parecer ciencia-ficción, venía avalada por el hecho de que, según Feynman, esta manipulación de los átomos no contradecía ninguna ley física, y por tanto, no había ningún motivo para que no pudiese llevarse a cabo.

"Los principios de la física, tal y como yo los veo, no niegan la posibilidad de manipular las cosas átomo por átomo. Al no violar ninguna ley, no hay motivo para que no pueda hacerse, y si en la práctica no se ha llevado a cabo todavía es porque somos demasiado grandes", dijo Feynman. "En el mundo de lo muy, muy pequeño, muchas cosas nuevas podrán suceder, porque los átomos se comportan de manera distinta a como lo hacen los objetos a mayor escala, pues deben satisfacer las leyes de la mecánica cuántica. Si nos reducimos y comenzamos a juguetear con los átomos allá abajo, estaremos sometidos a unas leyes diferentes, y podremos hacer cosas diferentes. A nivel atómico, aparecen nuevos tipos de fuerzas, nuevas posibilidades, nuevos efectos". Y todo esto, según Feynman, abriría nuevas posibilidades, por ejemplo, en el campo de la síntesis de moléculas por parte de los químicos. "Resulta interesante que, en principio, es posible que un físico sintetizase cualquier molécula que un químico le dibujase. Se le dan las órdenes y el físico sintetiza la molécula. Pero ¿cómo? Colocando los átomos allí donde el químico le ha indicado previamente. Y así creamos la sustancia. Si desarrollamos la capacidad de ver lo que estamos haciendo y de realizar cosas a nivel atómico, ayudaremos a resolver muchos problemas planteados por la química y la biología". Aparece aquí, por tanto, una de las ideas básicas de la nanotecnología y que consiste en un cambio de estrategia a la hora de fabricar estructuras: el paso de una tradición top-down a un futuro bottom-up.

A pesar de lo obvio que le resultaba a Feynman que la dirección a seguir fuese la planteada en su discurso, hizo falta que pasarán al menos 30 años para que sus ideas empezasen a concretarse. Y el principal motivo fue la falta de herramientas adecuadas que permitiesen la manipulación de átomos y moléculas. Durante su discurso, Feynman ya propuso algunas soluciones para ciertos problemas que él mismo planteaba, como por ejemplo: ¿Por qué no podemos escribir los 24 volúmenes de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler? o ¿cómo disminuir el tamaño de las computadoras? Sin embargo, sus respuestas involucraban algo técnicamente imposible para la época. Fue en 1981 cuando dos investigadores, G. Binning y H. Rohrer, mientras trabajaban en los laboratorios de IBM en Zürich, inventaron el microscopio de efecto túnel. Estos investigadores ganaron el Premio Nóbel en 1986, abriendo un mundo nuevo: la posibilidad de ver y manipular átomos y moléculas y permitiendo, por tanto, que muchas de las ideas de Feynman pudiesen ponerse en práctica.

Otra idea básica que aparece siempre que se habla de nanotecnología, también mencionada por Feynman a lo largo de su discurso, es la necesidad de tomar la Naturaleza como modelo para fabricar objetos que funcionen de manera parecida: "Un sistema biológico puede llegar a ser extremadamente pequeño. La mayor parte de las células son diminutas, pero a la vez muy activas: producen numerosas sustancias, se mueven, se contonean, realizan todo tipo de cosas maravillosas y todo en una escala muy pequeña. También son capaces de almacenar información. Consideremos la posibilidad de que nosotros también pudiésemos construir un objeto extremadamente pequeño capaz de realizar las funciones que nosotros deseemos". En este postulado está la base de lo que medio siglo después llamamos biología sintética.

Por último y con un cierto toque de humor, al finalizar el discurso, Feynman se pregunta: ¿Quién debe llevar a cabo las ideas propuestas y por qué debería hacerse? Y puesto que su respuesta es que debería ser (aparte de por motivos económicos) por pura diversión, acaba proponiendo un pequeño concurso entre universidades para ver quien puede reducir más el tamaño de, por ejemplo, las letras escritas en un objeto.

* La transcripción completa del discurso de Feynman la podemos encontrar en la siguiente dirección: http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html