El triunfo de lo pequeño

En 1957, Richard Feynman, premio Nobel de Física en 1965, pronunció en el Instituto de Nanotecnología de California su famosa conferencia titulada 'En el fondo hay espacio de sobra' (There's Plenty of Room at the Bottom). A pesar de que no fue hasta 1974 cuando Norio Taniguchi empleó por primera vez el término «nanotecnología» para describir la producción tecnológica en dimensiones ultrafinas, aquel discurso de Feynman es considerado el origen de la nanotecnología, una disciplina que comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala.

¿Y qué comprende la nanoescala? Según la National Nanotechnology Initiative la nanotecnología es «el conocimiento y el control de la materia en dimensiones de aproximadamente entre 1 y 100 nanómetros». Para que se hagan una idea real de a qué equivale el término 'nano' les diré que un nanómetro es, aproximadamente, lo que crece una uña en un segundo… por eso no es de extrañar que entre la comunidad científica se conozca a la nanotecnología como «la ciencia de lo muy pequeño».

¿Y existe relación entre la nanotecnología, la Real Academia de Ciencias de Suecia y la Asamblea del Nobel del Instituto Karolinska? Mucha. Tres de los Premios Nobel concedidos este mes de octubre de 2023 (Medicina y Fisiología, Física y Química) están íntimamente relacionados con la nanotecnología. Veamos.

El Instituto Karolinska de Estocolmo galardonó el 2 de octubre a la bioquímica húngara Katalin Karikó y al inmunólogo estadounidense Drew Weissman con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología 2023 por sus descubrimientos sobre las modificaciones de bases de nucleósidos que permitieron el desarrollo de vacunas eficaces contra la covid-19. Aunque el ingrediente clave de las vacunas es el ARN mensajero, que permite a nuestro sistema inmunitario desarrollar anticuerpos contra el virus y evitar infecciones futuras, la eficacia del ARN mensajero depende de su correcta encapsulación en partículas de tamaño nanométrico.

Estas nanopartículas, de naturaleza lipídica, son fundamentales para proteger y transportar al ARN mensajero hasta los tejidos diana. De hecho, este ARN mensajero encapsulado en nanopartículas fue el verdadero principio activo de las vacunas de Moderna y BioNTech que acabaron con la pandemia… pero esto es solo el principio. La nanomedicina está revolucionando el diseño de nuevos fármacos más eficaces y con menos efectos secundarios. Actualmente, se están desarrollando nanopartículas capaces de atravesar la barrera hematoencefálica y suministrar al cerebro principios activos contra el alzhéimer, párkinson, esquizofrenia o tumores cerebrales.

El martes 3 de octubre la Real Academia de las Ciencias de Suecia concedió el Premio Nobel de Física de 2023 a los físicos franceses Anne L'Huillier y Pierre Agostini y al húngaro Ferenc Krausz. Estos tres investigadores han desarrollado nuevas herramientas basadas en pulsos de luz que sirven para investigar procesos que antes eran imposibles de seguir, debido a la rapidez con la que ocurren. Concretamente, estos procesos analizan el desplazamiento de los electrones dentro del átomo en la escala de tiempo más pequeña captada por el ser humano: la trillonésima parte de un segundo (0,000000000000000001 segundos), también conocida como attosegundo.

¿Y los descubrimientos de los tres galardonados con el Premio Nobel de Física 2023 están también relacionados con la nanotecnología? Sí. Sus investigaciones permiten conocer con precisión qué es lo que ocurre en el interior de las nanopartículas cuando pierden o ganan un electrón en una reacción química, lo que es fundamental para avanzar en las aplicaciones de estas nanopartículas. Pero voy más allá. Los pulsos de luz desarrollados por los tres científicos no solo permiten estudiar el movimiento de los electrones en tiempos extremadamente cortos sino también podrían modificar dicho movimiento y, por lo tanto, las propiedades de un material de tamaño nanométrico. Por ello, tienen un futuro muy prometedor en áreas tan aparentemente diferentes como la electrónica o el diagnóstico médico.

Por último, el Premio Nobel de Química 2023 anunciado el 4 de octubre, también está estrechamente ligado a la nanotecnología. El galardón ha sido concedido por la Real Academia de Ciencias de Suecia al científico francés Moungi G. Bawendi (Instituto de Tecnología de Massachusetts), al estadounidense Louis E. Brus (Universidad de Columbia) y al investigador nacido en la antigua Unión Soviética Alexei I. Ekimov (Compañía Nanocrystals Technology) por el descubrimiento y la síntesis de puntos cuánticos, nanocristales semiconductores que suelen oscilar entre 2 y 10 nanómetros de diámetro. Para que se hagan una idea de sus dimensiones, les contaré que el tamaño de un punto cuántico es a un balón de fútbol, lo que a este a la Tierra.

¿Para qué sirven los puntos cuánticos? Aunque las propiedades de un elemento dependen de la cantidad de electrones que contenga, cuando el tamaño de la materia a estudiar se reduce a tamaños nanométricos como los de los puntos cuánticos, se producen una serie de fenómenos cuánticos que tradicionalmente eran difíciles de analizar. Pues bien, los estudios de Bawendi, Brus y Ekimov no solo han servido para conocer con profundidad las propiedades de estos puntos cuánticos (como por ejemplo sus cambios de color dependientes de su tamaño), sino que han permitido su aplicación en áreas tan diferentes como las tecnologías LED y OLED de las televisiones, la microscopía biológica, la cirugía oncológica, la electrónica flexible o la comunicación cuántica cifrada.

Estimados lectores de LA VERDAD, Richard Feynman es una de las personas más relevantes de la historia de la ciencia. No solo ganó un Premio Nobel gracias a sus contribuciones al desarrollo de la electrodinámica cuántica, sino que fue el primero en atisbar en 1957 la importancia de una herramienta que sesenta y seis años después ha revolucionado el mundo: la nanotecnología.