La tercera ley del movimiento, también conocida como la  tercera ley de Newton, señala que “si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce sobre el primero una fuerza igual en módulo y de sentido contrario a la primera”. Estas leyes son capaces de describir fenómenos físicos a escalas planetarias y microscópicas, pero tiene también limitaciones. La última parecen haberla marcado las células reproductivas humanas.

Acción sin reacción. Tras analizar el movimiento de los espermatozoides humanos, un equipo de investigadores de la Universidad de Kyoto ha observado algo inusual en este. Según el estudio recientemente publicado por este equipo, la capacidad de propulsarse de estas células reproductivas parece desafiar la tercera ley del movimiento.

¿Qué significa desafiar a la tercera ley del movimiento? En declaraciones recogidas por New Scientist, Kenta Ishimoto, uno de los autores del estudio, explicaba esta idea de la acción sin reacción equivalente pero opuesta como si empujáramos un muro, solo que, en lugar de que este empujara nuestra mano anulando la fuerza de esta, el muro escapara de nosotros.

Sistema de propulsión. El estudio , publicado ahora en la revista PRX Life, analizó el movimiento de espermatozoides humanos y de unas algas unicelulares llamadas Chlamydomonas. Además de ser entidades unicelulares, espermatozoides y algas tienen en común la herramienta con la que se desplazan, el flagelo.

El flagelo debe su nombre a su semejanza con un látigo, pero tendemos a asociar estos filamentos a una “cola”. Al menos en el caso de las células reproductivas masculinas.

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Un entorno viscoso. El flagelo sirve a gametos y organismos unicelulares para desplazarse por un entorno viscoso: el agua (sí, una de las propiedades del agua es su viscosidad en las escalas nanoscópicas). Según los autores del estudio, la elasticidad de estos flagelos es una característica clave a la hora de permitir a estas células propulsarse de forma “no recíproca”, es decir, les permite violar esta tercera ley de la moción.

Elasticidad “impar”. Los autores admiten que no es mucho lo que saben sobre el proceso a través del cual espermatozoides y algas se aprovechan de esta elasticidad para desplazarse, pero proponen un marco a través del cual llegar a entender cómo se produce este desplazamiento. Uno basado en lo que denominan la elasticidad “impar”.

La propiedad de la elasticidad impar sería la que permitiría a los flagelos propulsar a las células de forma eficiente, sin perder su energía dispersa entre el fluido a través del cual se desplaza.

Puesto que la elasticidad impar no terminaba de explicar el movimiento de las células analizadas, los investigadores propusieron el concepto de “módulo elástico impar”. Este módulo es una variable cuya magnitud se relacionaría en los modelos matemáticos empleados por el equipo con la capacidad del flagelo de ondear sin estar sujeto a la resistencia del líquido circundante.

Más que un simple movimiento. Entender el movimiento de estructuras tan pequeñas como las células tiene distintas ventajas. Los autores señalan, por ejemplo que en un futuro podría dar pie a la creación de pequeños robots que se valgan de las propiedades elásticas para desplazarse. Aun cuando esto pueda resultar en vulnerar las mismas leyes de la moción de Newton.

Los flagelos no son exclusivos de espermatozoides y algas. Numerosos organismos unicelulares se valen de estas estructuras para desplazarse. Comprender cómo lo hacen podría también ayudarnos a entender como se mueven y propagan los microorganismos, desde algas hasta bacterias.

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Imagen | Nadezhda Moryak / Godfrey Kneller

En el nanomundo, las cosas funcionan de manera diferente. Cuando las distancias comienzan a medirse en millonésimas de milímetro, empiezan a ocurrir cosas extrañas, cosas que desafían nuestra intuición. Y el mejor ejemplo, quién nos lo iba a decir, es una televisión.

O lo que es lo mismo, si me permitís dar un rodeo: el mejor ejemplo es un misterio de más de mil años: el del vidrio coloreado.

El misterio del vidrio de colores

Heley Owens

Y es que hay vidrio coloreado desde que hay vidrio. Es decir, desde hace miles de años. El problema es que nadie sabía muy bien por qué unos vidrios tenían colores distintos a otros. Los vidrieros intuían que era por las impurezas de los materiales, pero hasta el siglo XVI no fueron capaces de desarrollar la capacidad técnica suficiente para poder dar color al vidrio a voluntad.

Aprendieron a hacerlo, sí: pero por el camino descubrieron cosas desconcertantes. La más desconcertante, sin lugar a dudas, que una misma sustancia podía dar lugar a vidrios de colores completamente diferentes. Por ejemplo, una mezcla de seleniuro de cadmio y sulfuro de cadmio podía hacer que el vidrio se volviera amarillo o rojo (dependiendo de cuánto se calentaba y de cómo se enfriaba).

Un misterio dentro de un cristal

Dice que fue Asimov el que dijo aquello de que "la frase más emocionante que se puede escuchar en ciencia no es '¡Eureka!' sino 'qué raro…'". Eso fue lo que pensó Alexei Ekimov cuando se enteró de que una sola sustancia podía dar resultados tan distintos. No tenía sentido, era ilógico. "Si pintas un cuadro en rojo cadmio, siempre será rojo cadmio, a menos que mezcles otros pigmentos. Entonces, ¿cómo podría una sola sustancia dar vidrio de diferentes colores?"

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Así que se puso manos a la obra. Ekimov empezó a producir sistemáticamente vidrio teñido con cloruro de cobre. Lo hizo de muchísimas formas, calentándolo en rangos de temperaturas que iban entre los 500°C y los 700°C y rangos de tiempo que iban de los 60 minutos a las 96 horas. Acto seguido, utilizó sus conocimientos en microelectrócina y radiografía para estudiarlos. Vio que los cristales de cloruro de cobre eran muy variables: algunos habían medido solo 2 nanómetros y otros, 30.

Lo curioso fue que las partículas grandes tenían el esperado color rojo, pero conforme se iban haciendo más pequeñas pasaban primero al naranja, luego al amarillo, más tarde al verde y finalmente acababan en el color azul. ¿Qué estaba pasando aquí?

Johan Jarnestad/Real Academia Sueca de Ciencias

La respuesta, me temo, hay que buscarla en la cuántica. Ekimov se dio cuenta y, en 1981, fue la primera persona en lograr producir deliberadamente puntos cuánticos. Lo que pasa es que lo publicó en una revista soviética y, claro, al otro lado del telón de acero nadie lo leyó.

Lo sabemos porque de hacerlo Louis Brus habría sufrido mucho menos. En 1983, mientras trataba de realizar reacciones químicas solo con energía solar, Brus se dio cuenta de que la solución con la que trabajaba había cambiado de color. El fenómeno era muy parecido al de Ekimov, pero como en EEUU nadie había oído hablar de él. Eso le llevó a volver a descubrir lo que el científico soviético había descubierto un par de años antes (o, al menos, algo muy parecido).

¿Y qué más da que algo se vuelva ligeramente más azul?

Como explicaba la academia del Nobel, todo esto se traducía en que, de golpe, "la tabla periódica ganó repentinamente una tercera dimensión". Es decir, las propiedades de un elemento no solo dependían del número de capas de electrones y del número de electrones de la capa exterior: ahora el tamaño también importaba. De repente teníamos un factor más con el que diseñar materiales imposibles.

El problema es que los métodos para hacer puntos cuánticos eran muy ineficientes y poco seguros. Moungi Bawendi comenzó su formación postdoctoral en el laboratorio de Louis Brus en 1988 y se dedicó en cuerpo y alma a desarrollar métodos mejores. Fracasó estrepitosamente.

De hecho, no fue hasta 1993 cuando (ya en el MIT) el equipo de Bawendi consiguió saturar con precisión un disolvente calentado y, gracias a ello, generar pequeños embriones de cristal comenzaran a formarse simultáneamente. este fue el momento Eureka.

Treinta años después, los puntos cuánticos son una parte funamental de la nanotecnología, pero también de nuestra vida cotidiana. Las pantallas de ordenadores y televisores basadas en la tecnología QLED utilizan puntos cuánticos. En esta tecnología, la luz azul se genera utilizando diodos emisores de luz y, gracias a los puntos cuánticos se cambia el color para hacerla roja o verde. Los tres colores básicos que utilizan las pantallas de televisión.

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Imagen | Nobel Foundation

La energía termosolar o solar térmica suele basarse en el uso de espejos para calentar cuerpos de agua y así aprovechar el calor procedente del Sol para producir energía, ya sea térmica o eléctrica. Pero existen otras formas de aprovechar el calor de nuestra estrella gracias a la nanoingeniería.

Cosechar el calor del Sol. Un equipo de investigadores ha formulado una nueva tecnología destinada a convertir la radiación solar en energía térmica. El sistema propuesto promete dos ventajas: eficiencia y escalabilidad.

Los creadores de este mecanismo destacan que su eficiencia es alta porque no su alta absorbencia, del 94% según el trabajo; sino también por minimizar la emisividad térmica. Esta energía térmica puede utilizarse como tal o puede convertirse en energía eléctrica a través de materiales termoeléctricos.

“La energía solar se transfiere como una onda electromagnética dentro de un rango amplio de frecuencias,” explica en una nota de prensa Ying Li, uno de los autores del estudio. “Una buena cosechadora de energía solar térmica debe ser capaz de absorber la onda y calentarse, así convirtiendo la energía solar en energía térmica. Este proceso requiere una alta absorbencia (100% sería perfecto), y (…) también suprimir su radiación térmica para preservar la energía (…), lo que requiere una baja emisividad térmica”.

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De lo minúsculo a las grandes instalaciones. Hasta ahora los sistemas termosolares basados en micro y nanoestructuras padecían de problemas de escalabilidad: construirlos implicaba unos costes excesivos. Es uno de los problemas que Li y su equipo creen haber resuelto con su diseño.

La clave de ello está en un patrón cuasiperiódico a nanoescala. En este patrón las moléculas se colocan en su mayor parte en un patrón regular, en que aparecen ciertas irregularidades ocasionales (de ahí el “quasi-”). Estos “defectos”, sin embargo, no causan problemas en el funcionamiento del mecanismo ni en su eficiencia.

Esta nanoestructura se autoensambla gracias a moléculas de óxido de hierro (Fe3O4) introducidas junto a grafito (carbono). El óxido organiza el resto de materia a su alrededor en una estructura, lo que hace que ésta no tenga que ser fabricada a nanoescala, lo que implica a su vez más facilidad para escalar este sistema.

Detalles del funcionamiento del mecanismo. Zifu Xu et al.

Una tecnología versátil. La facilidad a la hora de convertir la energía térmica en eléctrica y la versatilidad que ello conlleva son también factores de los que presumen Li y su equipo.

En este sentido, los investigadores construyeron una versión termoeléctrica de su diseño basado en nanopartículas. Lograron así generar 20 milivoltios por centímetro cuadrado. Según el equipo lo suficiente para iluminar 20 LEDs por metro cuadrado de instalación solar.

“Esta estructura altamente versátil y nuestra investigación básica pueden utilizarse para explorar el límite superior de la recolección de energía solar, como los generadores solares termoeléctricos escalables y flexibles, que pueden servir como un componente de asistencia a la recolección solar para incrementar la eficiencia total de las arquitecturas fotovoltaicas”, sentenciaba Li.

Un impulso a las renovables. La coexistencia de una crisis climática y la peor crisis energética desde hace casi 50 años han puesto de relieve la necesidad de buscar alternativas más eficientes de generar energía para nuestro día a día. La energía solar tendrá un papel importante en el mix energético del futuro, pero su capacidad de mejora es aún enorme. Trabajos como este pueden ayudarnos a “exprimir” mejor la fuente de casi toda la energía con la que cuenta nuestro planeta: el Sol.

Imagen | Pixabay

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Manipular al antojo los átomos que componen las moléculas es algo mucho más fácil de decir que de hacer. Ahora, un equipo internacional en el que han participado investigadores del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela, ha logrado un importante avance en este campo. El equipo de científicos ha explicado los detalles de la investigación en un artículo en la revista Science.

Un Lego molecular. Las moléculas son estructuras microscópicas compuestas por átomos de uno o varios elementos enlazados entre sí. El material compuesto por moléculas no solo depende del tipo de átomos que conforman la molécula, sino también de la estructura que forman estos átomos al unirse entre ellos.

A las moléculas con el mismo tipo y número de átomos pueden presentarse con distintas estructuras, de modo semejante a como podemos crear dos Legos diferentes utilizando las mismas piezas. Así, con cuatro átomos de carbono y diez de hidrógeno podemos crear una molécula de butano u otra de 2-metilpropano. Dos compuestos con distintas características. Ni siquiera dos compuestos idénticos pero de estructuras simétricas pueden tener propiedades muy diversas.

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Manipular las piezas. El equipo logró manipular los enlaces entre los átomos de una molécula, uno a uno, para lograr cambiar la estructura de ésta, un hito nunca alcanzado. Hasta ahora, para realizar cambios en las estructuras de las moléculas era necesario introducir nuevos átomos y moléculas en la ecuación para que interactuaran con las moléculas a cambiar.

En una pieza separada en el mismo número de Science, Igor Alabugin y Chaowei Hu recurren también a la metáfora del Lego para describir el proceso actual: “es como poner los bloques de Lego en una lavadora y esperar que trillones de moléculas acaben ensamblándose al final con la forma del producto deseado”.

"Desde el siglo XIX los químicos intentamos cambiar la conectividad entre los átomos en las moléculas para obtener nuevas funcionalidades” explica Diego Peña, investigador del CiQUS y coautor del estudio. “La novedad es que ahora lo podemos hacer de forma extremadamente precisa y sobre moléculas individuales, como si dispusiésemos de pinzas nanométricas del tamaño de las moléculas”.

Los microscopios más potentes. La clave del método desarrollado por este equipo internacional está en los microscopios utilizados. Los microscopio de sonda de barrido (STM, por Scanning tunneling microscope) son unos de los microscopios más potentes jamás desarrollados, capaces de tomar imágenes a escala atómica. En el equipo participó, además del CiQUS, IBM, empresa responsable hace 40 años del desarrollo de esta tecnología.

Se basan en un principio diferente a los microscopios ópticos, en la interacción entre los átomos a observar y la punta del microscopio. Con esta misma punta, el equipo aplicó distintos voltajes eléctricos a los átomos que conformaban la molécula hasta que éstos se desplazaban, alterando a los enlaces químicos entre parejas de átomos y así cambiando la estructura de la molécula observada.

Estos microscopios ya habían sido utilizados para manipular átomos, pero nunca alterando así los enlaces de moléculas orgánicas como esta. Eso sí, el número de experimentos realizados en las cuatro décadas de desarrollo de estos equipos han dado una gran cantidad de resultados curiosos.

Un proceso reversible. El control que otorga esta técnica es tal que los investigadores que les permitió no solo cambiar los enlaces atómicos que daban estructura a la molécula sino revertir estos cambios para que el compuesto orgánico retomara su forma inicial. “Podemos cambiar una y otra vez entre las distintas estructuras de forma repetida” explicaba Leo Gross, de IBM.

Química artesanal. Como señalaban Alabugin y Huen su artículo, este nuevo procedimiento para modificar moléculas es muy distinto al que se emplea ahora. La principal aplicación es la creación de máquinas moleculares, estructuras nanoscópicas (formadas por una sola molécula) capaces de realizar funciones sencillas en respuesta a un estímulo externo. Un ejemplo de esto es el proceso a través del cual nuestro ADN se replica.

Un rompecabezas todavía sin solución. El estudio abre un camino interesante en el (complejísimo) arte de manipular las moléculas. Según explica el equipo, los próximos pasos podrían ir en la dirección de crear máquinas moleculares capaces de desarrollar tareas cada vez más complejas; o también la de utilizar los propios electrones de la molécula para realizar los cambios. Habrá que esperar para conocer cuáles serán las aplicaciones de esta tecnología.

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Este limo magnético ha sido creado con la idea de introducirse en nuestro cuerpo, moverse por él y buscar objetos. Una idea que puede llegar a salvar vidas pero que resulta horripilante de imaginar, sobre todo después de ver el vídeo donde se aprecia su viscosidad. No es un limo cualquiera, sino un revolucionario robot creado por el reputado profesor Li Zhang de la Universidad China de Hong Kong.

La investigación fue publicada hace unas semanas en la revista Advanced Functional Materials y se considera todo un hito en el desarrollo de estos robots basados en ferrofluidos, pues además de poderse mover hacia donde nos interese, también es capaz de cambiar y adaptar su forma para tragarse y transportar pequeños objetos.

Del tamaño de una pelota de ping pong

Recomendamos ver el vídeo de NewScientist que enlazamos justo sobre estas líneas donde se aprecia cómo se mueve y reacciona el robot-limo. Tenemos un 'soft robot' con unas características viscoelásticas muy particulares. Un limo del tamaño de una pelota de ping pong que ha sido construido a base de partículas magnéticas de alcohol polivinílico, bórax y neodimio.

Es decir, no tenemos un robot rígido del limo, sino que son partículas que pueden ser controladas por imanes y alcanzar una velocidad de hasta 30 milímetros por segundo.

La forma inicial es de una gota, pero puede adoptar otras formas como una 'C' o una 'O' para rodear y acabar engullendo pequeños objetos. Según explican los creadores, puede introducirse en rincones de hasta 1,5 milímetros y estirarse hasta siete veces su tamaño original. Es también autorreparable, lo que significa que puede estirarse y conectarse posteriormente por otros lados.

Las partículas originalmente son tóxicas para el cuerpo humano, pero el equipo de Li Zhang las ha rodeado con sílice para hacerlas técnicamente seguras. Según explica a The Guardian, el objetivo es utilizar el limo para introducirlo en el cuerpo y poder atrapar bolas magnéticas que puedan haber sido ingeridas, como ha llegado a ocurrir.

La creación de esta sustancia fue inspirada por el personaje de Marvel, Venom: "Cuando vimos Venom, sentimos que esa capacidad era la que queríamos: encontrar algo con una buena capacidad de deformación y una buena adaptabilidad al entorno. Comenzamos desde allí para encontrar el material y luego lo convertimos en el robot de limo", explica Sun Mengmeng, uno de los autores del estudio a SCMP.

Los robots flexibles en forma de limo ya existen desde hace tiempo, pero este es el primero que reúne distintas capacidades como moverse, introducirse por zonas estrechas, cambiar la forma y atrapar magnéticamente otros objetos. Una investigación que todavía tiene que dar pasos al frente para asegurar su posible uso para la medicina, pero cuyas propiedades físicas son de lo más llamativas.

Vía | NewScientist

Las historias de personas que quieren ser criogenizadas, tras su muerte están a la orden del día. Supongo que la pregunta que nos hemos todos es, ¿Tiene sentido, con el conocimiento científico actual, la criogenización?

¿En qué consiste la criogenización?

Aunque hay antecedentes en la literatura, parece que la primera defensa seria de la criogenización como herramienta de cara a aprovechar la medicina del futuro la podemos encontrar en "The Prospect of Immortality", un libro de Robert Ettinger autopublicado en 1962. Desde entonces, aupada por la leyenda urbana de que Walt Disney había sido congelado, la criogénica (o criónica) ha formado parte de la cultura popular.

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La historia de James Bedford te dejará helado: así fue la primera criogenización de la historia

Y no me extraña. Es una idea tan sencilla como potente. La criogenización se basa en congelar cuerpos con la esperanza de que en el futuro seremos capaces de traerlos de vuelta a la vida. Parece una idea ganadora, pero, lamentablemente, los dos elementos esenciales (congelar y descongelar) tienen problemas muy serios.

¿Se puede congelar un cuerpo?

El primer elemento (congelar cuerpos) puede parecer trivial, al fin y al cabo, llevamos mucho tiempo mejorando nuestras técnicas de congelación. Sin embargo, si queremos mantener las estructuras intactas, la congelación se vuelve algo casi imposible.

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Cómo el mundo de la tecnología se enfrenta al último gran problema humano: la muerte

Quizá la mejor pista de esto es que, a día de hoy, no somos capaces de congelar ni siquiera órganos normales. Esto hace que las operaciones de trasplantes sigan llevándose a cabo a toda velocidad, con los riesgos extra que comportan, e incluso que muchos órganos se pierdan en el proceso.

A día de hoy, los órganos (y el cuerpo, en general) no se pueden congelar porque el agua que contienen, al llegar al punto de congelación, aumenta de volumen y destruye las estructuras celulares y los mecanismos fisiológicos. Es decir, los hace inservibles.

Es cierto que existe un proceso de criogenización (la vitrificación) que impide la formación del hielo mediante el uso de un gel anticongelante a -196 grados. El problema es que, por ahora, las estructuras más complejas que hemos sido capaces de 'vitrificar' han sido órganos embrionarios de animales. Así que no, por lo que sabemos hoy por hoy, no se puede congelar un cuerpo entero sin destrozar sus estructuras internas en el proceso.

¿Y se puede reanimar después?

Esa es la esperanza de los defensores de la criogenización. Todos reconocen que hoy por hoy es imposible tanto congelar en buenas condiciones como reanimar estructuras complejas. Y, ante esto, juegan la carta del futuro.

Un famoso manifiesto de un grupo de científicos decía que se pueden prever algunas técnicas de reanimación como "la nanorreparación celular, las técnicas de computación avanzadas, el control detallado del crecimiento celular o la regeneración de tejidos". Puede ser, pero todo esto no es ciencia, sino ciencia ficción. Al menos hoy por hoy.

En este sentido, algunas de las reivindicaciones de estos científicos son razonables y, por ejemplo, la criogenización, en cuanto que área de estudio científico, es una disciplina aceptable. Pero me temo que, cuando hablamos del problema de la criogenización, no estamos hablando de eso.

¿Qué hay de cierto en el movimiento criogénico?

Es decir, ¿estamos ante una esperanza plausible, ante un mito que no hace daño a nadie o ante un fraude? La respuesta no es sencilla en la medida en que, como es lógico, no podemos predecir el futuro. Pero es cierto que hay ciertas cosas que nos hacen dudar de los objetivos (reales) de este movimiento.

Al fin y al cabo, los grandes institutos de criogenización no son centros de investigación dedicados a la "ciencia criónica", ni fondos orientados al desarrollo tecnológico del campo; sino estructuras dedicadas, básicamente, a almacenar y conservar pacientes. Es decir, poco más que grupos que tratan de gestionar (y propagar) la esperanza en un futuro que no sabemos si llegará.

Imágenes | Pascal, Miguel Vaca

Cuando hablamos de nanotecnología de manera informal es imposible no pensar en los nanobots de Spider-Man, Ray Palmer y El Átomo o 'Ant-Man'. Si nos alejamos de los cómics o el cine, quizá alguien empiece a pensar en implantes o sensores que expandan nuestros sentidos.

Sobre esto último, que son algunas de las aplicaciones prácticas en las que ya se trabaja en nanotecnología, pudimos conversar con Brian Anthony, director de nanotecnología del MIT, además de ganador de un Emmy por sus innovaciones en transmisiones deportivas.

La nanotecnología es más grande de lo que parece

Xataka: Hay una frase motivacional muy común que es "piensa en grande", aunque supongo que debe ser cuanto menos divertido aplicarla en nanotecnología. Puede que sea una pregunta estúpida, pero... ¿Cómo es trabajar con cosas que son tan pequeñas? Supongo que será todo más complejo...

Sí, pero no. Una vez que eres capaz de observar algo a esa escala puedes aplicarlo a escala humana. Además de tener instalaciones de producción y salas de imagen, también hemos instalado en el edificio del MIT, que tiene 20.000 m² dedicados a la fabricación, caracterización y trabajo con nanotecnología, lo que llamamos el "laboratorio de emergencia". Es una sala pequeña diseñada para realidad aumentada y realidad virtual, y nos da la posibilidad de expandir esos datos nanométricos a escala humana a la hora de interactuar con las pantallas que te permiten navegar por tus datos y visualizarlos.

Sí que te tienes que preocupar por los efectos cuánticos: la forma en la que la luz interactúa con la materia... pero una vez que tienes las herramientas para saber cómo trabajar a esa escala y ser capaz de visualizar lo que está ocurriendo, no es tan diferente de las mismas cosas que puedes hacer con un microscopio y unas pinzas.

¿Y cuál es el mayor reto al que os enfrentáis?

Por un lado, lo que ya hemos comentado sobre el tamaño: el pelo humano, o el de la mayoría de los humanos [se ríe y bromea porque él es calvo], tiene un diámetro de entre 10 y 200 micrones, lo que está entre 10.000 y 200.000 nanómetros, así que estamos hablando de cosas muy, muy pequeñas.

Por otro lado, uno de los retos más grandes es sobre big data. Los equipos de imagen en la planta del sótano pueden generar 4TB de datos en 15 minutos y es una de las doce instalaciones de imagen de las que disponemos. Entender todos esos datos y aplicarlos a herramientas en producción es un reto.

Supongo que también es una apuesta interna importante. Con unas instalaciones como las que comentas y un volumen de datos así, no debe ser tampoco algo barato de mantener...

El motivo por el que MIT ha invertido 300 millones de dólares para construir estas instalaciones es que, si te fijas en los departamentos de ingeniería, más del 50% están trabajando en proyectos que incluyen partes a escala nanométrica. Eso no significa que todos los científicos lo vayan a necesitar, pero ya seas ingeniero mecánico, ingeniero eléctrico o incluso biólogo o químico, donde se está desarrollando la ingeniería moderna es a nivel nanométrico.

No se trata de nada nuevo, pero lo que sí que es nuevo son las herramientas que te permiten caracterizar cosas a escala nanométrica o manipular cosas a escala nanométrica. La escala nanométrica es la escala a la que se trabaja en biología y en química.

Brian Anthony en la sede de Global Alumni en Madrid.

¿Y por qué es tan importante la nanotecnología?

El motivo por el que puedes oler o saborear la diferencia entre un limón o una naranja es que tienes sensores nanométricos que pueden aumentar la magnitud de una molécula y puedes diferenciar el cambio molecular que te dice si es un limón o una naranja. Así que, a través de estos sensores nanométricos, se puede estudiar mucho mejor la biología, puesto que nos muestra la escala a la que se diferencian estas moléculas. Es la escala en la que normalmente trabajas en química y que ahora podemos utilizar en ingeniería.

Por ejemplo, puedes modificar moléculas a nivel individual y aplicarlo a la ingeniería mecánica, y para ello necesitas trabajar con muestras que no se vayan a mover o donde no vaya a haber cambios de temperatura o polvo que puedan contaminar las muestras. Por eso el nuevo edificio se asienta sobre un forjado de 50.000 toneladas de hormigón y es el lugar más tranquilo que te puedas encontrar en la costa oeste de EE.UU en cuanto a vibraciones, control de temperatura, control del polvo, etc.

Hemos visto que has trabajado en diferentes ámbitos de investigación como la tecnología de imagen médica o la energía y movilidad, de ahí que parezca que en la nanotecnología también existen "macrodivisiones". ¿Cómo conectas estos diferentes ámbitos?

Es más sobre las aplicaciones y en qué ámbito se desarrollan las nanotecnologías. Se trata de materiales novedosos y de ser capaz de preparar y modificar ciertas propiedades o algunos materiales mixtos. Una vez que puedes controlar los materiales tienes a tu disposición aplicaciones biológicas, aplicaciones químicas, aplicaciones mecánicas, aplicaciones de informática... los materiales son una parte.

Otra parte son los procesos y uno de los pasos de producción que tienes que poner en práctica para, por ejemplo, poner silicio con germanio. Así que se trata de desarrollar procesos novedosos para ordenar materiales de la forma en la que quieras y luego están los sensores y los dispositivos.

Una vez que puedo manipular materiales y procesarlos, después puedo crear cosas que implican computación o hacer preguntas y aplicar la biología o la química a los procesos de producción. Así que normalmente no lo diferenciaría de la misma forma que tú, sino que más bien pienso que podemos ser muy innovadores y crear nuevos materiales que puedan afectar a todas las partes del proceso.

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Hackear los implantes cerebrales (Brainjacking): una nueva amenaza para la ciberseguridad

Nanoimplantes, sensores y nuevos sentidos

La opción de expandir nuestra percepción del mundo gracias a los nanoimplantes es una realidad desde hace unos pocos años. ¿Qué oportunidades traen estos nuevos sentidos? ¿Qué nos aportan? ¿Qué tipo de cosas podemos hacer con estos nanoimplantes?

Depende de lo que trates de implantar [risas]. Se han hecho muchas cosas. Por ejemplo, uno de los mayores retos en cuanto a wearables está en microagujas y nanoagujas para mejorar el contacto. Siempre que intentas hacer un dispositivo wearable no acaba de tener mucho contacto directo con la piel, así que, si puedes poner cosas que se conectan directamente con la piel o de forma ligeramente subcutánea, puedes buscar aplicaciones como tomar una medicación, analizar si respondes bien a esa medicación, u obtener los datos que quieres del dispositivo wearable (puede que las personas se olviden de ponérselo o de llevarlo consigo).

Así que, si puedes desarrollar tecnologías lo menos invasivas posibles que vayan dentro de la piel, te da una ventaja en la forma que se trasladan a la mente humana. Se han hecho muchas cosas en cuanto a neuroimplantes, por ejemplo, para tratar a pacientes con epilepsia para poder entender las enfermedades degenerativas y conocer mejor cómo funciona el cerebro. Lo que no quieres es tener que poner implantes de gran tamaño en el cerebro, lo mejor son implantes pequeños que no interactúen o interfieran con sus funciones naturales.

Si alguien decide implantarse en el cuerpo un sensor para desarrollar nuevos sentidos, ¿qué impacto podría tener en el cerebro? ¿El cerebro está preparado para lidiar con más estrés potencial?

Dentro de poco participaré en una conferencia que se titula "Imagínate que tienes nueve sentidos. ¿Qué tendría que hacer tu cerebro para aprovecharse de ellos?". Por ejemplo, para poder ver corrientes termales o sentir esas cosas.

Al fin y al cabo necesitas esquematizar estas funciones sensoriales sobre los sentidos que ya tenemos. No vamos a esperar que de repente vayamos a poder ver la temperatura, pero sí que podemos aumentar ciertos sentidos, y es en parte la misión de la realidad aumentada: lo que vemos es con los sentidos que ya tenemos y se trata de establecer cómo podemos superponerlo a lo que ya podemos hacer y aplicarlo de alguna manera.

Puedo sentir algunas cosas a nivel nanométrico si puedo expandir el nivel de sensaciones de mi cuerpo, o puedo ver la temperatura si existe una forma extra de visualizar y presentarlo en la corteza visual con el rango visual de esas temperaturas.

¿Entonces se trata más bien de expandir los sentidos que de añadir unos nuevos?

Así es. Se trata de aumentar nuestra capacidad sensorial actual y ser capaces de esquematizar esa nueva funcionalidad sensorial a las cosas que ya tenemos. Puede que en un par de décadas podamos desarrollar nuevas capacidades.

Veo que también estáis trabajando en nanosensores ultrasónicos para cosas como medir la presión sanguínea. ¿En qué fase están estos proyectos?

Megan Roberts era una investigadora de mi grupo y ahora es la jefa del laboratorio de inmersión en MIT.nano y, para su doctorado, desarrolló un sensor imprimible para generar y detectar ultrasonidos. El motivo por el que desarrollamos ese sensor es que anteriormente Aaron Zakrzewski había desarrollado una serie de sensores que nos permitían hacer una estimación de la presión sanguínea a partir de ultrasonidos.

Los sistemas de ultrasonidos actuales disponibles son bastante grandes y tienes que ponerlos en el cuerpo, y solíamos utilizarlos para recopilar datos, pero el santo grial de muchos tipos de monitorización fisiológica es crear una solución para medir la presión sanguínea que sea ambulatoria y no necesite calibrado, y que sea una referencia precisa para la medición de la presión sanguínea. Y eso todavía está en fase de investigación.

Hemos desarrollado los algoritmos que nos permiten saber cómo poner ultrasonidos en el cuerpo, recoger esos sonidos y procesarlos para estimar las propiedades del tejido, las propiedades de la pared vascular y de la presión interna en la arteria. Ahora hemos desarrollado por lo menos el diseño para ese sensor wearable y tenemos un buen historial del trabajo que hemos desarrollado en cuanto a tecnología imprimibles.

Ya tenemos el diseño conceptual y hemos sido capaces de demostrar que podemos crearlo y caracterizarlo en condiciones de control. Ahora necesitamos los procesos de producción para imprimirlos y poder producirlos a gran escala.

¿Qué me puedes decir sobre el futuro de la nanotecnología y las prótesis?

¿Qué tipo de prótesis? Implantes cerebrales... hemos hecho mucho trabajo en gente que ha perdido una extremidad.

Sí, eso por ejemplo.

Las técnicas convencionales con las que un médico intenta encajar una prótesis en un paciente parten de realizar un molde plástico de los restos de la extremidad y palpar la extremidad en el paciente para saber qué cosas están duras o blandas, y se fabrica este molde de plástico para el paciente y se pide que se lo ponga... se trata de un proceso casi artesanal que no es rentable.

Así que lo que hemos hecho es intentar automatizarlo y hemos desarrollado un sistema de imagen de ultrasonidos donde el paciente sitúa el resto de la extremidad en un tanque de agua y, con todos los datos que recogemos a partir de los sensores, somos capaces de hacer dos cosas: podemos reconstruir la geometría completa de la extremidad residual. "Geometría completa" quiere decir la estructura externa, dónde acaba la piel y dónde acaba el hueso, y, por otra parte, cuáles son los tejidos y qué rigidez tienen: si es un tejido blando o de un tejido duro, si el hueso está cerca de la superficie...

Con esos datos podemos realizar una impresión en 3D de la cavidad personalizada y podemos utilizar impresión variable, lo que significa que puedes elegir los lugares donde tiene que ser tejido blando o duro y puede encajar a la perfección en el paciente. Puedes planteártelo como si fuera un zapato a medida: si caminas con un zapato incómodo sabes que te está molestando.

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Órganos de plástico, prototipos y prótesis: para qué se está usando hoy la impresión 3D

Si has sufrido una amputación y tienes una prótesis que es incómoda va a hacer que te sientas mal. De esta forma podemos crear una prótesis que encaje a la perfección y no se trata tanto de nanotecnología sino más bien de tecnología de imagen. Pero según otras investigaciones una opción en cuanto a sensores y nanotecnología es cómo conectar de forma electrónica la prótesis a los nervios que existen en la persona.

¿Puede la nanotecnología generar una nueva brecha social?

Foto por Oxfan America

¿Crees que la nanotecnología podría llegar a tener un precio asequible para que no genere disparidades sociales?

En realidad depende de cómo definas nanotecnología porque la nanotecnología no es inasequible ahora mismo. Si coges nanopartículas de oro o de plata, por ejemplo, y controlas su tamaño, la forma en la que interactúan con la luz hace que cambie su color. Con este proceso se pueden crear nanopartículas de oro y de plata para codificarlas con un compuesto químico que preferentemente se asociará a partículas de algunos virus como el dengue, y lo interesante es que esta partícula es de un color determinado y cambia de tamaño cuando le añades otra cosa, así que podría usar esa idea para poner esas nanopartículas de oro o de plata en un trozo de papel, y luego si expones ese trozo de papel al virus del dengue tienes un nanosensor que te alerta de la existencia del virus que apenas cuesta nada de dinero.

Así que con la nanotecnología puedes crear tanto soluciones caras como soluciones muy económicas. Una de las razones por las que existe mi trabajo en MIT.nano, o una de las razones por las que hago lo que hago, es que nos damos cuenta de que MIT.nano es un conjunto de instalaciones muy caras con equipos muy caros y es toda una joya en nuestro mundo.

Una de mis tareas es asegurarme de que estoy empoderando a la comunidad y por comunidad me refiero a la comunidad que está en Cambridge en el campus, pero también a la comunidad que trabaja en Massachusetts, la comunidad de EE.UU., la comunidad del mundo. Estamos abiertos a colaboraciones. Tenemos un modelo que siempre estamos poniéndonos en contacto con empresas para que nos digan cuáles son los problemas a los que se enfrentan y nos ayuden en nuestras investigaciones, pero estamos abiertos a todo el mundo.

Necesitamos amortizar gastos e intentamos que exista un acceso democratizado a las instalaciones. No es nada que queramos mantener en secreto bajo puerta cerrada e inaccesible. Realmente se trata de hacerlo lo más accesible posible y al mismo tiempo intentar reducir costes.

Las herramientas que tenemos... algunas de las herramientas no existían cuando realizamos el concepto del edificio... la mayoría de las herramientas de las que disponemos en las instalaciones no podías comprarlas hace 50 años simplemente porque no existían entonces. Así que el coste para crear este tipo de tecnologías va a seguir siendo cada vez más bajo de forma continuada.

¿Contáis con equipos que son únicos y que no existen en ningún otro sitio?

Sí y no. Adquirimos equipos que están disponibles en el mercado, pero lo que hacemos es que permitimos que puedas utilizarlo y realizar investigaciones.

Somos conscientes de que una forma de colaborar con las empresas que proporcionan herramientas es que puedes hacer investigación colaborativa que puede crear la nueva generación que todavía no existe y además hay gente, como yo, que están desarrollando microscopios que funcionan a una velocidad que puedes visualizar reacciones químicas a nivel de superficie.

Hay quien habla de un invierno en cuanto a realidad virtual, ¿se han creado demasiadas expectativas en cuanto a la realidad virtual?

Si acudes a alguna de mis charlas te darás cuenta de que hablo mucho del "ciclo de sobreexpectación" (hype curve): ¿Dónde estamos en cuanto a la realidad virtual en el ciclo de sobreexpectación?

El ciclo de sobreexpectación es este sistema dinámico donde algo se inventa, te emocionas mucho y luego te das cuenta de que no mola tanto y la tecnología toca techo. Creo que hay muchas expectativas en cuanto a realidad virtual y realidad aumentada, los videojuegos son la aplicación que tenemos en la cabeza, también en temas de visualización y computación.

Mucha gente se piensa que las Google Glasses fueron un fracaso a nivel de producto de consumo, pero no creo que la intención de Google fuera realmente promocionarlo como un producto de consumo y hace poco las han vuelto a sacar en un ámbito que se centra en el mundo de la salud donde hace falta una pantalla cuando miras al paciente y puedes ver el historial médico y datos superpuestos cuando observas alguna pieza del equipo o las instrucciones superpuestas.

Creo que ahí va a haber muchas oportunidades en cuanto a realidad virtual y realidad aumentada. Probablemente en cuanto a 5G y en cuanto a realidad virtual y realidad aumentada las primeras aplicaciones fuera del mundo de los videojuegos van a ser enfocadas al mundo empresarial que a los consumidores, pero probablemente acabarán llegando a los consumidores.

Mi última pregunta no tiene nada que ver con todo esto: ¿Te gustan las películas de superhéroes? ¿Sabes cuál va a ser mi próxima pregunta?

No [risas]. ¿'Star Wars'?

¿Qué te parece Ant-Man?

Ah, vale [risas]. Pensaba que ibas a preguntarme cuál es mi superhéroe favorito [risas].

La que me ha he gustado es la última... ¿cómo se llama? 'Los Vengadores', la última. El último episodio o algo así.

'Infinity War'

'Infinity War'. Esa. Me gusta mucho el Hulk moderno. Pero bueno, ¿qué pienso de Ant-Man? ¿Creo que vamos a empezar a hacer gente diminuta? Para entenderlo realmente... no me dedico a computación cuántica. Creo que hay muchos experimentos y modelos predictivos, pero realmente no sabemos del todo lo que ocurre a esa escala... no es nada intuitivo.

No tengo una respuesta para eso [risas]. Ya tenemos un Ant-Man, ahora lo que hace falta es un Nano-Man. ¿Te acuerdas de la canción Particle Man? Es una canción de They Might Be Giants [canta el estribillo de la canción].

Para acabar, ahora sí, ¿cuál es la parte más satisfactoria de tu trabajo?

La gente probablemente cuando piensa en MIT piensa en invenciones y empresas, pero nuestro principal producto es nuestra gente: los estudiantes que vienen y que dejan huella en el mundo. La idea de poder visitar España y hablar de todo esto junto a socios como Global Alumni... El motivo por el qué volví al mundo académico tras pasar muchos años en el mundo corporativo es que era demasiado joven para jubilarme [risas] y el poder de transformación que tiene MIT y poder hacer algo por los estudiantes.

Por lo menos para mí no se trata simplemente de MIT, sino de cómo podemos educar al mundo. Somos un espacio limitado y no todo el mundo puede venir a Cambridge, a Boston o a MIT, pero las cosas que hacemos y las cosas que queremos compartir están ahí.

Se trata de educar a los estudiantes que vienen a MIT, pero también a profesionales o estudiantes de todo el mundo. MIT está localizado en Cambridge, Massachusetts, pero somos una organización internacional y en cuanto logremos llegar a Marte seremos una organización universal [risas]. Ese es el impacto que queremos crear.

La noche del pasado martes, durante la conferencia inaugural de la primera Amazon re:MARS (Machine Learning, Automation, Robotics and Space) en Las Vegas, apareció en el escenario el actor Robert Downey Jr., quien sorprendió a la audiencia al anunciar su idea de limpiar el planeta en los próximos 10 años.

El actor, famoso por su papel de Tony Stark/Iron Man, dio una charla de aproximadamente 20 minutos donde habló de su historia dentro del Marvel Cinematic Universe, la evolución de los trajes Iron Man de Stark, alusiones a su historia personal y sus problemas con la adicción a las drogas. Pero al final, anunció la creación de 'Footprint Coalition', una iniciativa con la que busca usar tecnología de punta para reducir la contaminación.

En Xataka

No, el Medio Ambiente no es una causa perdida

'Footprint Coalition'

Según Downey Jr., su objetivo es utilizar la robótica, la inteligencia artificial y la nanotecnología para limpiar la Tierra y revertir la huella de carbono en una década.

"No pretendo entender las complejidades a las que nos enfrentamos como especie, sólo porque representé a un genio en mi vida profesional. Mi logro académico alcanzó su punto máximo en una correccional. Por otro lado, interpreté a un personaje interesante e icónico durante 11 años, Tony Stark, y lo que me gustaba de Stark era que había pasado de ser alguien sin alma que se aprovecha de la guerra a ser un hombre dispuesto a sacrificarse por el bien de la comunidad".

Downey Jr. explicó que la idea surgió después de estar hace seis meses en una mesa con "gente experta, super inteligente e impresionante", donde afirmaron que con el uso de la robótica y la tecnología, probablemente podríamos limpiar el planeta de manera significativa, si no es que totalmente, en una década.

Tras estas afirmaciones, Downey Jr. se entusiasmó y busco poner manos a la obra. Sin embargo, esos "intelectuales inteligentes" no pensaban igual, ya que no sólo se trata de tecnología, sino que también había que superar burocracia, compartir propiedad intelectual y cooperación intergubernamental, por lo que sería casi imposible hacerlo realidad, explicó Downey Jr. durante su charla.

Foto: Julie Bort.

Es así como el actor decidió hacerlo de todos modos, y es así como nació 'Footprint Coalition', la cual será lanzada de forma oficial en abril de 2020, que es cuando se darán a conocer todos los detalles del proyecto y las personas involucradas.

Downey Jr. no compartió planes concretos ni cómo su nuevo proyecto iba a lograr el objetivo de limpiar el planeta en 10 años, pero sí adelantó que 'Footprint Coalition' será una organización que se comprometerá a usar tecnología avanzada para el bien del medio ambiente.

Ahora mismo, el sitio web de 'Footprint Coalition' está habilitado, pero sólo muestra un formulario para recibir noticias y actualizaciones del proyecto.

Por otro lado, Robert Downey Jr. junto a su esposa Susan Downey están ahora mismo produciendo una docu-serie sobre inteligencia artificial para YouTube. Tendrá ocho episodios de una hora y buscará explorar la inteligencia artificial y el impacto que tendrá en la vida de las personas. Su estreno está programado para este 2019.

Foto de portada | Alan Boyle

Desde mediados del siglo pasado la tecnología ha permitido reducir el tamaño de los componentes y las estructuras necesarias para crear todo tipo de objetos. Esto ha resultado no solo dispositivos más rápidos, también pequeñas obras de arte a escala reducida que en otros tiempos habrían sido impensables.

Mediante técnicas de impresión 3D y microscopios, tanto ópticos como electrónicos, múltiples artistas e investigadores han logrado crear representaciones de lo más variopintas. Esto ha llevado incluso a la existencia de premios de fotografía a escala nano como los Nikon Small World que llevan entregándose desde 2011.

Estas son algunas de las representaciones de lo que es posible hoy en día realizar mediante estas técnicas de miniaturización y precisión. Una pequeña muestra, valga la redundancia, de esculturas y creaciones con un tamaño decenas o miles de veces más pequeñas que el cabello humano.

En Xataka

Una mirada única al fascinante mundo microscópico a través de los 26 vídeos ganadores del 'Nikon Small World in Motion 2018'

Edificios de 200 nanómetros

Desde el Instituto de Tecnología de Karlsruhe, Alemania, la startup Nanoescribe dispone de impresiones 3D que logran imprimir arquitecturas y estructuras de edificios como la Torre Eiffel o el Taj Mahal a escala micro o incluso nano. Es decir, figuras y representaciones que en su totalidad no superan el milímetro.

Los responsables de Nanoescribe describen que su 'Photonic Professional 3D Printer' está basado en litografía láser de alta resolución y mediante materiales fotosensibles logran imprimir allí donde quieren con una gran precisión.

Una guitarra que no suena de lo pequeña que es

El nivel de miniaturización alcanza niveles extraordinarios, hasta tal punto que es posible construir una guitarra, con todas sus cuerdas y formas, del tamaño de una célula de sangre. Desde la Universidad de Cornell, esta nanoguitarra tiene seis cuerdas con un grosor de únicamente cien átomos.

Tal es el nivel de precisión, que si pudiéramos tocarla de alguna forma las cuerdas sí vibrarían y producirían música. ¿El problema? Que a esos niveles la frecuencia no sería audible. Para poder construir esta estructura, se utilizó un sistema de interferómetros y fotolitografía.

La casa más pequeña del mundo

Con un área de 300 micrómetros cuadrados, esta nanocasa es la más pequeña del mundo y ha sido ensamblada por robots. Desde el Instituto Femto-ST y combinando tecnologías como inyección de gas y un pequeño robot maniobrable, se han podido instalar elementos como esta casa sobre una fibra óptica de alta precisión.

Trabajando directamente con una aguja y buena luz

Crecemos varias órdenes de magnitud para conocer el trabajo de Dalton Ghetti, un artista brasileño que mediante aguja, cuchillas y una habitación iluminada es capaz de modificar el grafito de los lápices para crear pequeñas obras de arte. Llama la atención como el artista no utiliza ni siquiera lentes de aumento, aunque sí explica que únicamente trabaja durante un par de horas al día para no cansar la vista.

El artista no vende sus obras, pero 49 de sus mejores creaciones se exponen en museos como el New Britain Museum of Americant Art.

Figuras de 0,005 milímetros

¿Es posible dibujar escenas como la Última Cena de Miguel Ángel en un grano de arena o sobre la cabeza de un alfiler? El artista británico Willard Wigan nos ofrece una completa colección de representaciones que solo se pueden apreciar mediante lupas de gran aumento.

Para realizar estas nanoesculturas, Willard utiliza bisturíes y material quirúrgico, además de un microscopio de laboratorio. El truco consiste en haber aprendido a mantener la calma, ralentizando la respiración para poder atinar. Cada estructura es cuestión de meses pero estos pequeños mundos le han servido para darse a conocer en museos como el Museum für Kunst und Gewerbe de Hamburgo.

El papel más fino

En esta recopilación de miniaturización y estructuras de diminuto tamaño también nos encaja el proyecto de Hidaka Washi, un especialista japonés en fabricar papel. Aquí, al contrario que en el resto de proyectos se apuesta por métodos tradicionales con más de mil años. Estamos ante un papel ultradelgado, una fina capa que museos y bibliotecas de alrededor del mundo utilizan para proteger ciertas obras de arte.

Nanobama

Hay retratos muy famosos aunque uno de los más peculiares es Nanobama. Mediante estructuras hechas con millones de nanotubos de carbono, John Hart, nos ofreció el rostro de campaña del ex presidente de los EEUU a tamaño reducido. Concretamente 0,5 milímetros. Más allá de lo llamativo, el objetivo de nanobama fue promocionar las posibilidades de la nanotecnología y sus posibles aplicaciones a campos como la energía, la medicina o las telecomunicaciones.

El mundo microscópico ha recibido muchos premios

Cristales, moléculas o pequeñas estructuras artificiales como las que hemos ido viendo. El mundo microscópico ha recibido muchas miradas y la cantidad de pequeñas obras de arte o fotografías que muy amplio. Entre las imágenes que nos ha dejado la nanotecnología nos quedamos con nanoman, un pequeño duende creado mediante un microscopio de efecto túnel en la Universidad de Birmingham.

Una figura que nos inspira que la complejidad no está reñida con lo pequeño. Un mundo en miniatura que a medida que pasen los años y se perfeccionen estas técnicas nos irán dejando más y más imágenes, proyectos y estructuras que parecen salir de nuestra escala habitual, pero son centenares de veces más pequeñas.

Cuando, en 2010, alguien le preguntó a Michio Kaku, el famoso físico de cuerdas, qué tecnologías realmente nuevas nos esperaban en el futuro cercano, su respuesta fue clara, los materiales programables: una masa de miles de chips diminutos capaces de unirse, desplazarse y reorganizarse entre sí con una simple línea de comandos. “En el futuro, podrían usarse para construir ciudades enteras instantáneamente”, llegó a decir.

Ante este nivel de hype, durante estos años nos hemos encontrado con todo tipo de especulaciones y de supuestos avances en el campo de los materiales programables, pero ¿Qué es todo esto? ¿están cerca realmente? ¿se trata de la próxima gran revolución tecnológica?

El material con el que están hechos los sueños del futuro

A finales del siglo XVI, la inquisición veneciana acusó de herejía a Domenico Scandella, un molinero de Italia al que todos llamaban Menocchio. Entre los motivos estaba la peculiar cosmovisión de Scandella, sostenía que el mundo se originó en «un caos» del que surgió «una masa, como se hace el queso con la leche, y en él se formaron gusanos, y éstos fueron los ángeles». Siempre que hablo de los materiales programables, me acuerdo del queso y los gusanos.

Supongo que es porque el sueño de los materiales programables tiene, aunque solo sea metafóricamente, mucho que ver. Su definición es tan sencilla como vaga (un material que puede modificar su forma u otras características físicas a demanda de un usuario dado), su potencial casi ilimitado.

Pero no nos adelantemos. El término se acuñó en 1991 y desde entonces el concepto ha resultado fascinante. "El material con el que están hechos los sueños del futuro", decían algunos. Era una idea muy alocada que solo se mantenía viva en algunos centros y grupos de investigación. Hasta que en 2013 Skylar Tibbits, el director del Self-Assembly Lab del MIT, dio una charla TED.

Los materiales programables (o la versión de ellos que se exponía en la charla) se hizo mainstream. “La idea aquí es tomar los materiales existentes como fibras, láminas, hebras u objetos tridimensionales y programarlos para cambiar su forma a demanda. Es un robot sin cables, motores o baterías” explicó Skylar Tibbits justo un año después.

En ese momento, las aplicaciones parecían infinitas: ropa, muebles, materiales de construcción, productos médicos, elementos de aviación o piezas para automóviles. Todo lo que va desde los robots líquidos como el de Terminator II a la madera que se curva al mojarse. Sin embargo, un año después, las noticias sobre estos materiales desaparecieron de la web del MIT.

Nuestro desarrollo tecnológico no estaba a la altura de nuestra ambición y era el momento de abandonar los escenarios y volver al laboratorio. Con el tiempo, las dos grandes líneas de investigación han ido convergiendo en un objetivo lejano, pero cada vez más definido.

Robótica modular

La primera línea de investigación ha sido la robótica modular (de reconfiguración autónoma). Durante finales de los 90 y la primera década de los 2000, la mejor estrategia para conseguir alcanzar materia programable parecía ser desarrollar unidades robóticas capaces de organizarse una y otra vez.

En 2013, Josh Romashin propuso los M-Blocks. Se trataba de pequeños cubos sin parte móviles externas capaces de impulsarse gracias al movimiento angular y de agruparse en formas relativamente sencillas usando electroimanes colocados en las caras del cubo

Ese era el enfoque más sencillo. Otro equipo del MIT, se inspiró en la complejidad de las proteínas para desarrollar robots con formas que fueran más allá de lo geométrico. Las moteínas, como llamaron a esos pequeños robots, se presentaron en 2012 como “el equivalente robótico a la navaja suiza”, pero, aunque consiguió generar estructuras capaces de doblarse sin partes móviles, no consiguió mucho más. Los robots eran demasiado grande.

Metamateriales

El otro gran enfoque para acercarnos a los materiales programables consiste en el camino contrario. El objetivo es desarrollar materiales con propiedades nuevas que no se pueden encontrar en la naturaleza: los metamateriales. Hoy por hoy, es la línea de investigación más interesante.

En 2016, unos investigadores de la Universidad de Pittsburg desarrollaron un material híbrido capado de reconocer patrones simples. Es un ejemplo de los esfuerzos de los investigadores por encontrar materiales capaces de computar de forma inherente, estructural.

También se han diseñado materiales que cambian al contactar con agentes simples como el calor, la luz, el agua o la presión del aire. En la Universidad de Bristol, están diseñando un material inspirado en el kirigami japonés que es capaz de cambiar su forma y sus capacidades mecánicas. Pero la lista es muy grande: materiales que cambian al recibir luz o calor o que se inspiran en las proteínas de la seda.

El horizonte: la claytrónica

En realidad, la claytrónica es una idea límite: el lugar donde confluyen la "nanoaturización" de la robótica modular y el desarrollo de metamateriales. Se trata de materiales formados por computadoras a escala nanométrica capaces de interactuar entre sí, reorganizarse y construir estructuras complejas.

Y hablo de idea límite porque los retos que quedan hasta llegar ahí son amplios: tanto en hardware como en software. Estamos muy lejos de tener cátomos (computerize atoms o átomos controlados por ordenador) útiles o de disponer del software necesario para gestionar tal cantidad de nanocomputadoras agregadas.

Eso sí, la investigación está siendo muy intensa y se trata de un campo de investigación lleno de peligros (¡Cuidado, tu sofá tiene un virus!), pero que como la computación cuántica o la fusión fría tienen el potencial de cambiarlo todo. Pero como con ellas, no sabemos cuándo lo hará.