El poder de lo diminuto

Un pequeño mundo que se rige por sus propias leyes

El túnel de viento y hielo que ocupa el centro del laboratorio de Blohm parece una gigantesca serpiente negra enroscada. Su función es disparar gotas de agua de distintos tamaños y velocidades contra láminas metálicas. "Una gota de agua de 15 micras -como las que rodean a un avión en vuelo- se adhiere a un material según su porosidad y su forma. Estudiamos con qué fuerza se pega el hielo y diseñamos nuevas texturas metálicas que lo eviten. Hemos logrado una reducción de la adherencia del 70%". La hoja del loto no es su única fuente de inspiración. Un caracol rosa adorna una mesa en honor a otro de los objetos de estudio del laboratorio: son las cerámicas, ligeras y resistentes a altas temperaturas, pero muy quebradizas. "Mira este caracol -dice Blohm-. Es del mismo material que la tiza -carbonato cálcico-, pero tres órdenes de magnitud más resistente, debido a su estructura. Tiene nanocapas dispuestas en láminas que se intercalan en varias direcciones. Cuando en la concha se forma una grieta, esta no va a más porque su energía es absorbida por millones de láminas. Eso no pasa con la cerámica o la tiza, donde no existe tal arquitectura".

Para crear un material similar al ideado por el caracol hay que poner la sustancia correcta en el lugar y el momento apropiados, y hacer que siga un proceso de autoensamblaje que permita tener un control exquisito de su microarquitectura. Blohm explica cómo lo han logrado en su laboratorio: ?El primer paso es construir la estructura con un material precursor de la cerámica. Ya lo hicimos con polímeros. El material se autoensambla, sabe qué hacer cuando está sometido a altas temperaturas y el polímero se convierte en cerámica?.

En el piso de arriba, sobre el túnel de hielo, está el laboratorio de química y sensores biológicos. Allí Amy Linsebigler investiga las alas de las mariposas del género Morpho, que cuentan con nanoestructuras capaces de distinguir compuestos orgánicos volátiles. "Este diseño natural tiene aplicaciones en seguridad e industria", asegura Linsebigler mientras sostiene un ejemplar azul iridiscente de una Morpho tropical. "Queremos desarrollar materiales que copien esas nanoestructuras para crear sensores químicos supersensibles". La luz interactúa con las alas del insecto según el ángulo de incidencia y, al exponer el ala a distintos gases, su color varía sutilmente. "Podemos así identificar qué vapor hay en el aire con sólo ver los cambios en la mariposa. Estamos pensando en el diseño de un dispositivo que olfatee el aire en tiempo real, algo así como pequeñas unidades que se lleven en la solapa y adviertan de la presencia de un gas tóxico".

En esta línea, el laboratorio de nanoquímica ha creado un sensor portátil que detecta agentes nocivos -químicos y biológicos- con sólo disparar un pequeño rayo láser, sin necesidad de ensuciarse las manos ni quitarse los trajes protectores Hazmat. Las personas que responden a una emergencia de contaminación tienen que usar varios artilugios muy aparatosos. Según Linsebigler, ?las clásicas unidades Raman que detectan productos químicos no pueden percibir un virus o una bacteria. Nosotros creamos nanopartículas que se pegan a las especies biológicas según su tamaño y responden a la luz de cierta longitud de onda. Por ejemplo, si vas a buscar esporas de la bacteria Bacillus anthracis -que causa el carbunco y es objeto de deseo de los bioterroristas- recubres el sensor con la nanopartícula del tamaño que funciona con este microbio?.

Hemos pasado por las edades de piedra y hierro, estamos inmersos en la del silicio y ahora, la era nano ya ha despuntado. De esto no le cabe duda a Loucas Tsakalakos, líder del equipo de energía fotovoltaica, con un laboratorio de 9.000 m2 en el campus de GE. "Hemos demostrado que es posible desarrollar una célula solar fotovoltaica hecha de nanoalambres con una altísima eficiencia a costos muy bajos", dice Tsakalakos mientras coloca en mi mano un pequeño cuadradito azul. "Creamos los nanoalambres a base de silicio, que es abundante y barato, y los depositamos en capas extremadamente delgadas sobre un sustrato de vidrio, metal o plástico".

La clave consiste en elaborar la estructura mediante nanotecnología de forma totalmente distinta a como se fabrican las células solares actuales. Los nanoalambres se hacen crecer a partir de cristales de silicio en forma de brocados, en lugar de piezas sólidas. La estructura crea trampas de luz y aumenta exponencialmente la capacidad de capturar los rayos solares. De ahí que su rendimiento sea mucho mayor que el de las piezas sólidas, que son muy reflectoras. "Aún tenemos que demostrar el potencial de este desarrollo. Nuestros cálculos nos dicen que será extraordinario, pero por ahora sólo hemos dado pasos de bebé", dice Tsakalakos. El sueño de GE es convertir estos pasitos en zancadas. Para Margaret Blohm, la ruta está trazada.

"El desafío industrial es traducir estas innovaciones científicas en tecnologías productivas y baratas. Lo nano será infinitamente mejor para el medio ambiente una vez entendamos cómo controlarlo. Sí, existen riesgos para la salud, ya que las partículas más diminutas van a los riñones. Pero estudiaremos la seguridad, como con cualquier otro nuevo producto".

Que los líquidos son líquidos y los sólidos son sólidos ya no es algo que podamos repetir con la misma convicción que antes. El nanomundo nos está dando una gran lección de humildad: el tamaño no sólo importa, sino que lo cambia todo.

Ángela Posada-Swafford