futuro

Sábado, 12 de mayo de 2007

NANORREACTORES ESFERICOS Y OTRAS CURIOSIDADES DE LO EXTREMADAMENTE PEQUEÑO

Las canchas de la nanotecnología

 Por Pablo Arnal*

La palabra “nanotecnología” nos llega cada vez con mayor frecuencia. Al escuchar esta palabra por lo general imaginamos algo distante de nuestras vidas. En el mejor de los casos, el recuerdo agradable de alguna película futurista o de algún libro de ciencia ficción presente en algún rincón de nuestra memoria. Sin embargo, esta sensación contrasta con el hecho de que vivimos en una sociedad moldeada, al menos en parte, por los frutos que provee la nanotecnología.

Al observar la palabra, vemos el prefijo “nano” ante una palabra que nos resulta un poco más familiar, y nos preguntamos cómo restringe ese prefijo el significado de la palabra tecnología. Una respuesta simple, pero útil, es que el prefijo “nano” señala aquellas tecnologías donde intervienen porciones de materia con un tamaño muy pequeño. Tan pequeñas que sus contornos serían imposibles de ver con nuestros ojos, ni siquiera con el microscopio óptico más potente que jamás se pueda construir. Hasta acá entramos en el terreno de las definiciones. Cambiemos el rumbo para intentar entender mejor de qué hablamos.

Más que profundizar en definiciones, ganemos claridad preguntándonos por qué interesa trabajar con porciones muy pequeñas de materia. La respuesta es simple: en muchos casos, las propiedades de un material pueden cambiar con la sola variación de su tamaño. En otras palabras, una sustancia con una composición química definida puede variar sus propiedades, si se reduce suficientemente su tamaño. Esta afirmación, que atenta contra el sentido común, la entenderemos con un ejemplo que involucra a un material conocido: el oro.

El oro es el material con que se preparan la mayoría de los anillos de casamiento. La única consecuencia que podría traer el cortar uno de estos anillos en dos, tres o diez porciones es el enojo comprensible del otro miembro de la pareja, pero las propiedades del metal como tal permanecen invariables. Tampoco variarían si lo cortáramos en 40.000.000 de partes iguales, una para cada habitante de la Argentina. Ni siquiera lograríamos un tamaño suficientemente pequeño si lo repartiéramos de manera equitativa entre todas las personas que viven en el mundo (5.000.000.000). Si bien el número de partes en que habría que dividir el anillo para observar un cambio en las propiedades del oro es enorme, ese número se conoce con bastante exactitud: un anillo hecho con un gramo de oro habría que dividirlo en al menos 10.000.000.000.000.000 de partes iguales (¡un 1 seguido por 16 ceros!).

Más allá de cual fuera el número de porciones en que hubiera que dividir un anillo y del procedimiento que se usara para hacerlo, hemos dicho que cuando ese número es suficientemente grande sus propiedades cambian. ¿Qué propiedades? Por ejemplo el color: el oro puede pasar de amarillo a rojo o azul. El color rojo de los vitreaux de muchas iglesias medievales europeas es uno de los muchos ejemplos. En estos vidrios, porciones muy pequeñas de oro que se encuentran atrapadas en su interior proveen el color rojo rubí característico.

El color es una de las muchas propiedades que posee el oro. Otra muy interesante, que nos lleva de regreso a la importancia actual de la nanotecnología, es la propiedad catalítica de este metal, es decir, la capacidad que tiene para ayudar a que unas sustancias químicas se transformen en otras. Uno de los grandes problemas con que se enfrenta el uso de porciones muy pequeñas de metales como el oro es la tendencia a juntarse que ellas presentan para formar porciones más grandes. Pero las grandes no sirven como catalizador, sólo las pequeñas. ¿Qué hacer?

Una solución que propusimos recientemente consiste en encerrar cada una de las pequeñas porciones de oro en “jaulas” esféricas con agujeros. Los agujeros en la jaula son suficientemente pequeños para evitar que escape la partícula, pero suficientemente grandes para que entren las sustancias que se desea transformar y salgan las sustancias transformadas. Esta idea parece nueva, pero no lo es. En la vida cotidiana encontraremos ejemplos similares. Imaginemos un león en su jaula en el zoológico: los barrotes están suficientemente juntos para evitar que el animal escape, pero suficientemente separados para que entre el oxígeno que debe respirar y salga del dióxido de carbono que exhala. Al mantener cada una de las porciones de oro encerrada en una jaula esférica se evita la formación de porciones más grandes y así se logra aprovechar la propiedad catalítica del metal noble. Este mismo concepto se podría extender a otros materiales distintos del oro, cuyo uso práctico está dificultado o impedido por la tendencia del metal a incrementar el tamaño de las porciones cuando éstas son muy pequeñas.

El encapsulado de porciones muy pequeñas de metales en jaulas con tamaños decenas o centenas de veces menor que uno de los tantos glóbulos rojos que recorren nuestro cuerpo es uno de los muchos desafíos que enfrentan grupos de investigación científica. La información obtenida en los laboratorios cristaliza en formas de teorías (el conocimiento científico) que nos dan una imagen del mundo en que vivimos. Este conocimiento es polifacético.

Dejemos por un momento de lado los igualmente importantes aspectos filosóficos, morales y religiosos que este conocimiento conlleva, y enfoquemos nuestra atención en lo que nos permite hacer con la materia: nos permite estimar las propiedades de la misma. De esta manera, el conocimiento orienta a quienes trabajan en las diversas áreas de la nanotecnología en la búsqueda de nuevos materiales (alimentos, medicamentos, prótesis, ropas, etc.) que puedan mejorar nuestra calidad de vida.

Actualmente, en las canchas de la nanotecnología mundial se juega un campeonato, cuyos resultados tendrían que importar a todos en nuestro país. En la Argentina, la nanotecnología sale a la cancha con tribunas prácticamente vacías. Los equipos locales tienen presupuestos tan limitados, que a veces se dificulta hasta el entrenamiento más elemental. Mantenerse en forma para las grandes competencias exige en muchos casos realizar esfuerzos sobrehumanos. Hay muchos jugadores que ya trabajan acá, hay muchos jugadores que están volviendo del exterior y otros que desearían hacerlo. Los equipos que ellos conformen y los resultados de los partidos que ellos juegan deberían importar a todos.

* Químico e investigador del Max Planck Institut (Alemania).

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