El arribo de los nanosistemas

Sexta parte de siete,
Publicado como Artículo originalmente en la

Revista Construcción y Tecnología,
Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto A.C.,
ISSN 0187-7895, México.
Vol. X, Número 117, pp. 28-35, Febrero de 1998.

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El arribo de los nanosistemas

En el mundo científico se le reconoce a K. Eric Drexler, ingeniero de profesión, graduado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, el impulso que los nanosistemas han tenido en su desarrollo. A sus 42 años, ha escrito dos libros que han sido influyentes y proféticos en el desarrollo de la nanotecnología y los nanosistemas en general. El primero es Engines of the creation, donde previene a la comunidad científica sobre el futuro de la ciencia y la tecnología con la aparición de la nanotecnología. En ese libro comparte sus conceptos fundamentales y define los nanosistemas como cualquier sistema nanométrico conformado por átomos individuales ensamblados uno por uno a la vez, armados y conectados para alterar, transmitir y dirigir fuerzas aplicadas directas de una manera predeterminada para cumplir con un objetivo específico. El libro profundiza en los posibles peligros y beneficios de los nanosistemas en el futuro de la humanidad. En el segundo libro, titulado Nanosystems: molecular machinery, manufacturing, and computation, es donde Drexler plasma las conclusiones y resultados científicos sobre la experimentación de nanosistemas en una trayectoria de trabajo personal en el tema que abarca más de 15 años de esfuerzo. Siendo éste un libro más técnico que el anterior -que era de carácter más filosófico-, la publicación muestra ejemplos y diseños creados por Drexler sobre maquinarias moleculares totalmente factibles. Ambos libros han causado polémicas encontradas en el mundo científico, a veces demasiado extremas, pero en ningún momento se le niega su visionaria aportación.

¿Para qué sirven los nanosistemas? Los nanosistemas permitirán crear maquinaria molecular que funcione con nanocomputadoras altamente potentes para cumplir con misiones específicas preprogramadas. K. Eric Drexler llama a esas maquinarias nanomáquinas. Él explica que el ser humano debe crear dos tipos de nanomáquinas: el primer tipo es llamado "ensambladores" y el segundo, "desarmadores". Los ensambladores y los desarmadores son las herramientas básicas que el científico debe crear si quiere trabajar con absoluto control a escalas nanométricas, puesto que es físicamente imposible concebir otro tipo de herramienta útil en esos niveles. Un ensamblador se parece mucho a una nanomáquina natural que todos poseemos dentro del núcleo de nuestras células: la molécula de enzima llamada polimerasa. La función principal de la enzima es supervisar la rotura de los enlaces químicos de los nucleótidos de la helicoide doble del ADN, previa a la reproducción de la misma. La polimerasa destornilla la molécula y la reconstruye obteniendo bloques de adenina, timina, guanina y citosina (nucleótidos) en el núcleo de la célula, para ubicarlos en la doble helicoide. Cuando uno de los nucleótidos que van a unirse no concuerda con su compañero, la polimerasa del adn lo aparta, haciendo una "corrección de pruebas". Un error en la corrección de pruebas puede ocasionar una mutación, porque las instrucciones genéticas han cambiado. Aquí, la polimerasa ocupa las funciones de un "desarmador". La polimerasa del ser humano es capaz de unir unas cuantas docenas de nucleótidos por segundo. En un momento dado, pueden estar trabajando en una doble helicoide más de diez mil polimerasas.

Drexler, que actualmente es patrocinado por Xerox y ha fundado el Instituto Foresight, define dentro de la nanotecnología dos generaciones de nanosistemas por desarrollar. La primera generación ya está siendo creada a través de la ingeniería genética, puesto que se han realizado experimentos exitosos en la creación de sustancias, mediante el proceso natural de fermentación, generado por bacterias rediseñadas genéticamente. Cabe citar ejemplos realizados en el área del biomimetismo en la investigación de materiales,⁽⁸⁾ donde se ha obtenido seda de araña sintética a partir de la modificación genética de una bacteria normalmente dañina al ser humano llamada Escherichia Coli.⁽⁹⁾ Estas bacterias rediseñadas son nanomaquinarias que nos permitirán crear, en el futuro, directamente nanomáquinas construidas átomo por átomo bajo especificación. Estas últimas serán la segunda generación de nanosistemas. Para Drexler, una vez que exista la segunda generación de nanomaquinarias, se podrán construir nanocomputadoras, nanorrobots, nanomotores, nanoengranes y materiales nanoestructurados ultrarresistentes, que actualmente sólo existen en la memoria de un archivo de disco, guardado y diseñado en una computadora con sistemas cad y de realidad virtual.

Hasta el momento, los nanosistemas sólo han tenido pequeños logros mediante el empleo de un determinado tipo de microscopio electrónico que permite mover átomo por átomo. El sueño de Richard P. Feynman ya ha sido realizado, escribiendo no la Enciclopedia Brittanica sino un cuento llamado "A tale of two cities", con 25 mil átomos acomodados formando letras legibles.⁽¹⁰⁾

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CITAS

⁽⁸⁾ J. Madeleine Nash, Copyng What Comes Naturally, Nueva York, Time Magazine, 1993.Regresar

⁽⁹⁾ El Doctor David A. Tirrell lo logró y publicó en Science Magazine en un artículo titulado "Putting a New Spin on Spider Silk" en enero de 1996.
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⁽¹⁰⁾ La compañia IBM desarrolló en 1989 un nuevo tipo de microscopio electrónico que permitió descubrir por accidente que se podían levantar literalmente átomo por átomo, para acomodarlos en formas caprichosas. IBM inmediatamente escribió su logotipo con 35 átomos de xenón alineados nanométricamente.Regresar

D.R. © Ernesto Ocampo Ruiz, Construcción y Tecnología, IMCYC, México, 1998.