«Hay dos tipos de personas en este mundo: las que diseñan tecnologías y las que se limitan a usarlas. Hoy en día nos encontramos en los albores de las más grandes revoluciones de la historia, vivimos el inicio de la era de las nanotecnologías (que ya nos invaden por todos lados). Los ciudadanos debemos informarnos para poder exigir las regulaciones que nos permitan buscar, promover y aprovechar innovaciones benéficas a través de las nanotecnologías con la menor exposición posible a los efectos nocivos. Como ciudadanos tenemos que asumir la responsabilidad de pelear por transformar la ruta de innovación a nuestro favor. Debemos participar en la construcción de nuestro propio futuro, aunque sea átomo por átomo. Con este libro buscamos ayudar a que los lectores conozcan las bases históricas de la revolución de las nanotecnologías, los principios científicos esenciales que hacen posibles sus avances y las rutas factibles de innovación que abren la puerta a soluciones de muchos de nuestros retos presentes y futuros».

Me leí casi de un tirón el libro de Jordi Díaz Marcos y Miguel García Guerrero, «Átomos y Moléculas. Nanotecnologías para cambiar el mundo», Guadalmazán (2021) [212 pp.]. Quizás la razón son la multitud de anécdotas que decoran la historia de las nanociencias con la que se inicia. Como en todo libro a cuatro manos, uno pretende ser capaz de diferenciar qué autor ha sido responsable del grueso de cada capítulo; en este caso, la revisión del texto está muy cuidada para intentar evitarlo. El libro es de ágil lectura y aún así nos muestra un recorrido bastante completo del panorama actual de las nanotecnologías (término que los autores prefieren a nanociencias), con una concisa revisión de su futuro potencial. Los autores derrochan pasión y eso garantiza el disfrute de los lectores.

Jordi Díaz Marcos es profesor de la Universitat de Barcelona con una amplia experiencia en la divulgación de las nanociencias (con proyectos como NanoEduca, NanoInventum y 10alamenos9), además de autor de varios libros, como «La aventura de Berta en Nanoland», Onada (2021), y coautor del «Libro Blanco de las Nanotecnologías», Aranzadi (2021). Miguel García Guerrero es divulgador en el Museo de Ciencias de la Universidad Autónoma de Zacatecas, también autor de varias obras, como «Átomos al desnudo: Una visión íntima de la estructura de la materia… y de quienes la develaron» Texere (2015), y «En sus marcas, listos… ¡Ciencia! Crónicas de investigación en la cancha y deporte en el laboratorio» Phellas (2020). Sin lugar a dudas, te recomiendo «Átomos y Moléculas», que me ha gustado más que «La nanotecnología» de Antonio Acosta (LCMF, 28 ene 2017); creo que este libro sobre nanociencias no te defraudará.

El libro nos presenta diez capítulos tras la breve Introducción [pp. 13-16], de la que he extraído gran parte del párrafo introductorio. El capítulo 1, «Tantear a ciegas: casualidades atómicas» [pp. 17-34], se inicia con «el casi desconocido Thomas Garnett, [un] médico que realizó una serie de conferencias sobre química; [sus] charlas causaron un gran impacto en John Dalton». La historia se inicia con «una especulación afortunada» de Leucipo y Demócrito que les llevó a todos los libros de divulgación científica. Recorremos «el nacimiento de la química», con Galileo, Boyle y Lavoisier/Paulze, para llegar a «Dalton y los átomos modernos», que «revivió las ideas de Demócrito: los átomos, partículas indivisibles, serían las unidades fundamentales de los elementos químicos. [La] esencia de la visión atomista de Dalton resultaba compatible con el trabajo de Mendeleiev. [Pero] Thomson demostró una cosa fundamental: los átomos no son indivisibles, tienen una estructura interna con cargas positivas y negativas».

«Un nuevo mundo: de moléculas y física cuántica» [pp. 35-], el segundo capítulo, se inicia con la pregunta «¿cuánto mide una molécula de sacarosa en el agua? Esta pregunta, aparentemente inocente, la hizo uno de los científicos más grandes de la historia», cuyo «año milagroso» fue 1905. Los autores nos resumen el trabajo de Einstein, sin olvidar su tesis doctoral, cuyo «principal resultado fue que el tamaño de la molécula de azúcar (sacarosa) debía estar alrededor de a mil millonésima de un metro (1 x 10^-9 m), es decir, un nanómetro». En «buena onda» se nos cuenta que «muchos científicos se entregaron en cuerpo y alma a derrumbar las radicales ideas de Albert. Sin mucho éxito, por cierto». Así llegamos a De Broglie, Schrödinger, Heisenberg, Pauli y Bohr, sin olvidar las contribuciones pioneras de Einstein. Este capítulo me recuerda al libro de uno de los autores, Miguel García Guerrero, «Átomos al desnudo», Texere (2015).

En el capítulo 3, «La prehistoria de las nano» [pp. 57-74], acompañamos a los autores en «un viaje con Ant-man» donde se destaca el enorme incremento de la superficie de contacto cuando se divide un objeto en partes de menor tamaño manteniendo el volumen constante; «esto influye en un sinfín de procesos relacionados con la interacción del material con otras cosas: reacciones químicas, efectos de la luz, transferencia de calor, dispersión de materiales, etc.» El mundo nano también se observa en la Naturaleza, como nos cuentan en las «nanopartículas naturales» y la «maquinaria de la vida». Los humanos hemos descubierto algunos «nanomateriales de chiripa», como los responsables del «azul maya», de la «copa de Licurgo» y del «acero de Damasco». Quienes aún no conozcan estos ejemplos se sorprenderán mucho al descubrirlos.

«El espectáculo de las nanotecnologías» [pp. 75-95], el cuarto capítulo, nos presenta a Richard Feynman como padre putativo de las nanociencias gracias a su conferencia There’s plenty of room at the bottom en 1959. Pero los «motores de creación» fueron Norio Taniguchi en 1974 y Eric K. Drexler en 1981. «Si bien, las ideas de Feynman y Drexler eventualmente inspiraron a muchos investigadores, la base real que abrió la puerta a las nanotecnologías fueron los nanoscopios de IBM». Tras «una «pequeña» polémica» protagonizada por Richard Smalley, que llevó al «debate más famoso de la historia de las nanotecnologías», llegamos a una «apuesta por avances posibles»; se nos recuerda que «las propiedades novedosas de los materiales a escala nano ya están cambiando la forma en que vivimos mediante aplicaciones más diferenciales, rápidas, fuertes, eficientes, seguras y confiables».

Hay dos «enfoques de las nano», el que «se conoce como top-down («de la cima hacia abajo»), por el hecho de partir de «bloques» grandes para crear las nanoestructuras» y «la capacidad de construir átomo a átomo, [llamada] estrategia bottom-up («del fondo hacia arriba»). Los autores distinguen cuatro fases o generaciones de las nanotecnologías: primera fase (1990), segunda fase (2005), tercera fase (2010) y cuarta fase (2015). Finaliza el capítulo con un breve resumen de aplicaciones actuales de las nanotecnologías clasificadas en seis bloques temáticos.

El capítulo 5, «Visualizar lo invisible» [pp. 97-117], que nos presenta los «microscopios de sonda próxima», empezando con «los investigadores Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, de IBM, creadores del microscopio de efecto túnel o Scanning Tunneling Microscope (STM)». Tras «atravesar montañas: el efecto túnel» y los «antecedentes: el microscopio de electrones», tanto de barrido como de transmisión, que alcanzan «resoluciones de 0,01 nm a 30 kV y hasta 0,005 nm a 300 kV» saltamos a 1981 con «la libertad en IBM y el microscopio de efecto túnel». «El STM aplica una tensión eléctrica entre dos electrodos: el primero es una punta conductora móvil y finísima, compuesta de pocos átomos; el segundo está formado por la superficie que se desea analizar, por lo que cual debe tratarse de un conductor o semiconductor. [Permite] generar un mapa de altura de la superficie, pudiendo llegar a visualizar átomos en 3 dimensiones. [El] STM resultó ser una aplicación tecnológica maravillosa del túnel cuántico». Además, llevó a «la primera tecnología capaz de manipular átomos de forma individual, [que permitió] en 1989 usar 35 átomos de xenón para formar las siglas de IBM en una superficie. [El] microscopio de fuerzas atómicas (AFM), [fue] creado en 1986 por Binnig, Quate y Gerber» y los autores nos lo presentan en «las técnicas de sonda próxima (SPM)».

«Maravillas del carbono» [pp. 119-137], se inicia con Richard Smalley, «el science star de las nanotecnologías», junto a Robert F. Curl Jr. y sir Harold W. Kroto, quienes en 1985 «obtuvieron las largas «serpientes» de carbono [formadas por] moléculas compuestas por 60 átomos de carbono (C₆₀) que se habían formado espontáneamente. [Un] polígono con 60 vértices y 32 caras, de las cuales 12 eran pentágonos y 20, hexágonos. [Llamaron] a su macromolécula «buckminsterfullereno». [La] buckyball fue la primera de toda una clase de macromoléculas de carbono huecas, con caparazón cerrado, que se conocieron como fullerenos». Los autores nos describen en detalle las aplicaciones actuales y potenciales del «balón más famoso del mundo nano».

Luego dan «un paso más allá: los nanotubos» de Sumio Iijima en 1991. «Ya se están usando en diversas aplicaciones comerciales, con un mercado estimado mundial de casi 10.000 millones de dólares para 2025 (en 2019 fue de 3.857 millones)». En «¿qué hace tan especial a los nanotubos de carbono (CNTS)?» se nos cuenta por qué «los nanotubos se usan ampliamente en electrodomésticos, automóviles, polímeros, defensa, energía, electrónica, etc. [Más aún,] el futuro de la medicina irá ligado al avance de los nanotubos de carbono, las expectativas son inmensas, destacando la evolución de las máquinas moleculares y los nanorrobots, sin duda alguna, el aspecto más apasionante para el futuro de las nanotecnologías».

«La tarde del domingo había sido muy intensa» es el inicio del capítulo 7, «La fiebre de las nanotecnologías (o las nano conquistan el mundo)» [pp. 139-156]. «Primero, habíamos tenido una partida familiar de Monopoly, [luego] le siguió una aventura de Lego. [Ambos] juegos me recordaron a las nanotecnologías». Se nos descubre «la primera iniciativa nacional: de las inversiones a la conquista», «la revolución industrial del siglo XXI», y «un científico con espíritu de niño», Andréi K. Geim, que obtuvo el Premio Ig Nobel en 2000; pero es famoso por obtener el Premio Nobel en 2010 junto a Kostya Novosiólov por el grafeno, que como se nos cuenta en «una cinta detrás de la revolución del «panal de abeja»» se obtuvo del «grafito orientado pirolíticamente (HOPG) [con] una cinta adhesiva, tipo scotch, [para] desprender capas del material (clivar la muestra)». «Una capa bidimensional extraordinaria» que se encuentra «presente en los lápices. [Se] estima que 1 mm de espesor de grafito contiene alrededor de tres millones de capas de grafeno». El libro contiene breves historias noveladas, por ejemplo, una conversación entre Marty McFly de Regreso al futuro con el Dr. Emmett Brown sobre las tecnologías inmersivas de grafeno en 2050.

El capítulo 8, «Alicia y las maravillas de Nanoland» [pp. 157-171], se inicia recomendando el libro Alice in Quantumland de Robert Gilmore en «la importancia de la física cuántica en el mundo nano». Se nos describe el «confinamiento cuántico», los «puntos cuánticos» y el «plasmón de resonancia». En este mundo «ocurre algo impactante: el oro nano deja de ser dorado para tomar tonos diferentes debido al efecto plasmón de resonancia (uno de estos tonos es rojo rubí). [El] color depende de la forma y el tamaño del oro nano». El último efecto cuántico que se comenta es el superparamagnetismo. Se finaliza con «Mr. Feynman, usted no estaba de broma: aplicaciones del mundo nano», que nos recuerda que «las fuentes de energía efectivas serán cruciales. [Esto] implica desarrollar sistemas autoalimentados, de tamaño minúsculo, ultrasensibles, multifucionales y de bajo consumo, lo que Feynman destacaría como «dispositivos perfectos»».

«Medicina en tiempo real» [pp. 173- ], el noveno capítulo, nos presenta «las primeras máquinas moleculares» como los catenanos de Jean-Pierre Sauvage y Eric Drexler, o los rotaxanos de Fraser Stoddart. Su fuente de inspiración es «el cuerpo humano: un conjunto de máquinas nanotecnológicas» que nos llevan a la nanomedicina «que se ha centrado principalmente en tres campos: diagnóstico (precoz), tratamiento (localizado) y regeneración médica. [Aunque] podemos añadir un cuarto campo, la teragnosis, que une los campos del diagnóstico y el tratamiento de enfermedades».

Aprovechan los autores para presentar unas «estampas de nanomedicina», cuentos sobre un futuro posible gracias a los avances aún en investigación, como el uso de puntos cuánticos en dispositivos in vivo, o el de nanotubos de carbono para la la liberación controlada de fármacos. «Las posibilidades que ofrecen las nano, a corto, medio y largo plazo, son inmensas; incluso se habla de un cambio de paradigma en el mundo de la medicina. […] ¿Quién se puede imaginar tener en su cuerpo enjambres con millones de nanopartículas que, de forma inteligente, se encargan de cuidar su salud? ¿Realidad o ficción?»

«Del grey goo al pink goo: las máquinas moleculares son el futuro» nos cuenta que «la interacción precisa de las nanomáquinas con moléculas individuales para realizar movimientos ordenados y jerarquizados o ejecutar un trabajo concreto en micro o nanoentornos. [En] el avance de los nanorrobots también tendrán que ver otras tecnologías emergentes, como la inteligencia artificial; [lo] que se conoce como inteligencia de enjambre. [La] nanocirugía [ya] es una realidad, gracias al uso de nanopipetas para cortar en su totalidad dendritas de neuronas individuales sin dañar los tejidos circundantes».

El último capítulo, «La vida en riesgo (y también las nanotecnologías)» [pp. 197-212], nos habla de la necesidad de la regulación en el uso de las nanociencias. Desde los «fantasmas de las innovaciones pasadas», la «fobia a la nanofobia» y los «riesgos de las nanopartículas» llegamos hasta «¿qué podemos hacer?» Me hubiera gustado que el libro concluyera con una bibliografía para quienes deseen profundizar. En cualquier caso, un libro fresco que será disfrutado por quienes se adentren en sus páginas. Si te atreves, ¡qué lo disfrutes!