Hi ha gaire espai allà al fons?: l'inici

Benvinguts al món nano: us presentem un dels pares de la nanotecnologia

Quin dia pot ser millor que el Dia del Pare per parlar d'un dels pares de la nanotecnologia, Richard P. Feynman? Aquest físic va posar fa prop de 60 anys el que molts consideren la primera pedra (o el primer àtom) de l'era de la nanotecnologia, una tecnologia excitant que opera a escala atòmica i que molts consideren la revolució industrial del segle XXI.

Fa prop de 60 anys...

Ens situem a finals del 1959, en una societat tecnològicament molt allunyada de la nostra. Ens situem exactament al 29 de desembre del 1959. Benvinguts al seminari més important de la història de la nanotecnologia: estem a punt d’escoltar There is plenty of room at the bottom ('Hi ha molt d'espai al fons'), i us presentem el comunicador científic més important de la història, el Dr. Richard P. Feynman.

L’inici de l'era nano?

A mesura que la nanotecnologia es va consolidant, sorgeix una pregunta recurrent: quina va ser la influència real de la xerrada de Feynman? Molts investigadors argumenten que aquest discurs va ser l'origen de la nanotecnologia, que va precedir descobriments clau, com la invenció del microscopi d'efecte túnel (STM), i que va predir el camp de les màquines moleculars. Realment va inspirar els científics a fer coses que d'una altra manera no haurien fet? El document de Feynman va influir directament en importants desenvolupaments científics lligats a la nanotecnologia? La seva xerrada és realment l'origen de la història moderna de la nanotecnologia? Per explorar aquestes preguntes, analitzaré part de la xerrada, que ha estat traduïda al català per la Societat Catalana de Nanociència i Nanotecnologia, i veurem que, tot i que atribuir-li l'origen de la nanotecnologia és una mica arriscat, moltes de les prediccions que Feynman va fer s'han complert, fet que demostra que a finals dels 50 es va poder escoltar una xerrada visionària, que se situa de ple dret com una de les principals fites de la nanotecnologia.

Feynman: un geni visionari

El 1959, Feynman tenia 41 anys i era un dels principals físics teòrics del món. El seu treball en electrodinàmica quàntica realitzat a principis de la dècada del 1940 li va valer una part del premi Nobel de física, que finalment va rebre el 1965. Per analitzar el personatge, és de lectura obligatòria la seva biografia, Sure you're joking, Mr. Feynman ('Deu estar de broma, Sr. Feynman'), un dels seus molts llibres destacables. Sens dubte, qui va convidar Feynman a parlar a la reunió de l'American Physical Society el 29 de desembre del 1959 mereix també un reconeixement, perquè la va encertar de ple.

El 1959, solament havien transcorregut sis anys des que Franklin, Crick i Watson havien determinat l'estructura de doble hèlix de l'ADN. A part, el làser i Silicon Valley encara estaven prenent forma. El rival i col·lega de Feynman a Caltech, Murray Gell-Mann, encara no havia proposat el model de partícula quark i els microscopis de sonda pròxima (SPM) i el grafè estaven a dècades de distància. De fet, la paraula nanotecnologia no se sentiria per primera vegada fins a 25 anys després de la conferència.

Desconstruint el seminari

La xerrada va ser una visió integral del control de la matèria a escala nanomètrica, que inclou el control d'àtoms individuals. També va descriure una tècnica per escriure text amb el feix d'un microscopi electrònic i una per escriure amb motlles de silici, tècniques a partir de les quals es realitzarien còpies addicionals, amb altres microscopis electrònics, que després es podrien llegir. Altres parts de la seva xerrada van ser més radicals, menys detallades. Encara que Feynman va parlar en una reunió de física i que el subtítol de la seva conferència va ser Una invitació a ingressar en un nou camp de la física, no es va limitar únicament a això. De fet, és possible llegir la conferència com un manifest perquè els físics prenguessin el control de les ciències físiques, químiques i biològiques. I no és d'estranyar que els químics en particular no s'hagin sentit a gust amb alguns dels comentaris de Feynman sobre la síntesi química. Feynman va portar un ampli rang de temes dins de la física i la ciència en general. La conferència va implicar algunes suposicions correctes i algunes d'incorrectes. Cal destacar que la conferència només es va citar set vegades en les següents dues dècades després de ser publicada. No obstant això, a mesura que la nanotecnologia es va anar consolidant, i sobretot després de la invenció del microscopi d’efecte túnel el 1981, moltes veus van demanar una explicació autoritzada del seu origen, explicació que es va situar en la conferència de Feynman, que, de passada, en va mediatitzar els orígens. Tornar a llegir Molt d'espai amb la seva estranya mescla d’àngstroms i polzades; amb l'entusiasme de Feynman; amb els seus càlculs realitzats, les seves percepcions i pistes falses, i amb el benefici de la retrospectiva és gratificant. Si no ho heu fet, us ho recomano.

'There is plenty of room': l’inici

“M’agradaria descriure un camp en el qual s’ha fet poc, però en el qual en principi es poden fer moltes coses. Aquest és un camp que no és exactament com els altres, ja que no ens dirà gaire sobre la física fonamental (en el sentit de: "Què són aquestes estranyes partícules?”), però és més com la física d’estat sòlid, en el sentit que ens ajuda a entendre els estranys fenòmens que tenen lloc en situacions complexes. A més a més, un aspecte molt important és que podria tenir un enorme nombre d’aplicacions tècniques”. 

 “Del que vull parlar és del problema de manipular i controlar les coses a escala petita”.

Atenció, l’inici ja preparava grans emocions: del que estava parlant Feynman era… dels orígens de la nanotecnologia.

Parlant de miniaturitzar la matèria: IBM i l’'Enciclopèdia britànica'

“Tan aviat com menciono això, la gent em parla de la miniaturització i fins a quin punt ha avançat avui en dia. Em parlen de motors elèctrics que són de la mida de l’ungla del teu dit petit. Hi ha un dispositiu al mercat, em diuen, amb el qual pots escriure el parenostre al cap d’una agulla. Però això no és res: això és el pas més primitiu i vacil·lant en la direcció que pretenc discutir. És un món sorprenentment petit, el que hi ha a sota. L'any 2000, quan mirin enrere cap a aquesta època, es preguntaran per què no va ser fins al 1960 que ningú va començar seriosament a moure’s en aquesta direcció”.

“Per què no podem escriure els 24 volums complets de l’'Enciclopèdia britànica' al cap d’una agulla?”.

En aquest punt, Feynman va fer uns càlculs i va arribar a la conclusió que, per poder escriure sencera l’Enciclopèdia, cada paraula hauria de tenir una mida de 32 àtoms de diàmetre. Això, que implica unes mesures minúscules, és possible avui en dia. Els primers que ho van fer van ser els de la companyia que va descobrir els microscopis d’efecte túnel i de forces atòmiques, la companyia IBM.