Richard Phillips Feynman, considerado el padre de la Nanotecnología, abrió la puerta al estudio de las interacciones atómicas y con ello la posibilidad a crear nuevos materiales y estructuras.
El desarrollo de esta disciplina, se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman en su discurso "There's Plenty of Room at the Bottom", el 29 de Diciembre de 1959, en la reunión anual de la Sociedad Americana de Física en el Instituto de Tecnología de California (Caltech).
En este dsicurso, Richard Feynman habla por primera vez sobre el futuro de la investigación científica.
A continuación podrán ver el discurso redactado:
Feynman’s talk
Porqué no podemos escribir los 24 volúmenes completos de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler?
La cabeza de un alfiles es un sexto de pulgada en diámetro. Si lo multiplicamos por 25 000 diámetros, el área de la cabeza del alfiler es entonces equivalente al área de todas las páginas de la Enciclopedia Británica. En ese caso seria nada más necesario reducir el tamaño de la Enciclopedia Británica por 25 000 veces. ¿Es posible? El poder de resolución del ojo es de aproximadamente 1/120 de una pulgada (más o menos el diámetro de un punto impreso en la Enciclopedia. Esto, cuando lo reduces por 25 000 veces su tamaño, mide todavía 80 ángstroms de diámetro (32 átomos de diámetro en metal común). Es decir que uno de esos puntos todavía contendría en su área 100 átomos. Entonces cada punto puedes ser fácilmente ajustado en tamaño por fotograbado y no existe entonces ninguna duda de que cabe la Enciclopedia en la cabeza de un alfiler.
Si puede ser escrita puede, entonces, ser leída. Si suponemos que está escrito en letras de metal, tenemos letras en relieve que miden 1/25 000 de su tamaño original. ¿Cómo lo leeríamos? Si tuviéramos algo escrito en tal forma, lo podríamos leer utilizando técnicas de uso común en el presente.
Presionaríamos el metal en un material de plástico y haríamos un molde de él. Después despegaríamos el plástico cuidadosamente, evaporaríamos la sílice dentro del plástico para obtener una película delgada y después oscurecerlo evaporando oro a un ángulo contra la sílice para que todas las letras pequeñas aparezcan claramente. Disolveríamos el plástico de la película de sílice y después veríamos a través de él con un microscopio electrónico.
No cabe duda que si la cosa fuera reducida por 25 mil veces en la forma de letras en relieve sobre el alfiler, sería fácil para nosotros de leerlo hoy. Aparte, no cabe dudo también que nos sería fácil hacer copias del original: sólo necesitaríamos presionar la misma placa de metal en plástico y obtendríamos otra copia.
¿Cómo escribimos en pequeño?
La siguiente pregunta sería: ¿Cómo lo escribimos? No tenemos ninguna técnica estándar para hacerlo ahora. Pero déjenme decir que no es tan difícil como aparenta serlo al principio. Podemos revertir las ópticas del microscopio para aumentar al igual que reducir. Una fuente de iones, mandadas a través de las ópticas revertidas del microscopio, podrían estar enfocadas en un punto muy pequeño. Podríamos escribir con ese punto cómo escribimos en un osciloscopio de rayos catódicos de TV, yendo de lado a lado en líneas teniendo un ajuste que determinara la cantidad de material que va a ser depositada mientras escaneamos las líneas.
Este método podría ser muy lento por las limitaciones de carga de espacio. Habrán métodos más rápidos. Podríamos primer hacer, tal vez por un proceso fotográfico, una pantalla con agujeros en forma de letras. Después, colocaríamos un arco detrás de los agujeros y dibujaríamos iones metálicos a través de los hoyos. A continuación haríamos otra vez nuestro sistema de ópticas y haríamos una pequeña imagen en forma de iones, que depositaríamos en el metal sobre el alfiler.
Una forma más sencilla podría ser ésta (aunque no sé si funcionaría): Tomamos luz y, a través de un microscopio óptico trabajando al revés, lo enfocaríamos sobre una pequeña pantalla fotosensible. Entonces, electrones se desprenden de la pantalla donde la luz está brillando. Estos electrones están reducidos en tamaño por las lentes del microscopio electrónico y enfocados de forma a que choquen directamente sobre la superficie de metal. ¿Grabará el haz lo que queda de metal si lo dejamos el tiempo suficiente? No lo sé. Si no funciona para una superficie metálica, debe ser posible encontrar alguna superficie con la cual barnizar el alfiler original para que, cuando los electrones bombardeen, un cambio se cree que podamos reconocer después.
No hay problema de intensidad con estos aparatos. La luz con la que recolectamos de una página es concentrada sobre una pequeña área para que sea intensa. Los pocos electrones que vienen de la pantalla fotoeléctrica son reducidos a un área muy pequeño para que, otra vez, sean muy intensos.
Eso es la Enciclopedia Británica sobre la cabeza de un alfiler, pero consideremos todos los libros en el mundo. La Biblioteca del Congreso tiene aproximadamente 9 millones de volúmenes; la Biblioteca del Museo Británico tiene 5 millones; también hay 5 millones en la Biblioteca Nacional de Francia. Hay duplicaciones sin duda, así que digamos que hay alrededor de 24 millones de volúmenes de interés en el mundo.
¿Qué pasaría si imprimiera todo esto en la escala que hemos estado discutiendo? ¿Cuánto espacio tomaría? Tomaría, claro, el área de alrededor de un millón de cabezas de alfileres porque, en vez de sólo haber 24 volúmenes de la Enciclopedia, habrían 24 millones. El millón de cabezas de alfiler puede ser colocada en un área de 3 yardas cuadradas. Es decir que la sílice con la cubierta delgada de plástico, con lo cual hemos hecho las copias, con toda esta información, está en un área de más o menos el tamaño de 35 páginas de la Enciclopedia. Toda la información que el ser humano ha escrito en libros puede ser cargado en panfletos en tu mano, y no escritos en códigos pero en una simple reproducción de las imágenes originales, grabados, y todo lo demás en escala pequeña sin pérdida de resolución.
Ahora, el nombre de esta plática es “Existe MUCHO espacio en el fondo” no sólo “Hay espacio en el fondo”. Lo que he demostrado es que sí hay espacio, que se puede reducir el tamaño de cosas en una forma práctica. Ahora quiero mostrar que hay MUCHO espacio.
Información a escala pequeña
Supongamos que, en vez de tratar de reducir las imágenes y toda la información directamente en su forma presente, escribimos sólo la información contenida en un código de puntos y guiones, o algo por el estilo, para representar las múltiples letras. Cada letra representa seis o siete “pedazos” de información; es decir que sólo necesitaríamos como seis o siete puntos o guiones para cada letra. Ahora, en vez de escribirlo todo, como antes, en la superficie de la cabeza del alfiler, ahora usamos en interior del material también.
He estimado cuantas letra hay en la Enciclopedia y, comparando con la Enciclopedia, en calculado cuantos pedazos (bits, en inglés) hay en los 24 millones de libros. Para cada bit, permito 100 átomos. Y resulta que toda la información que el hombre ha acumulado en todos los libros del mundo pueden ser escritos de esta forma en un cubo de material que sea de un dos centésimo de pulgada de ancho- tamaño que equivale al pedazo de polvo más pequeño que alcanza a ver el ojo humano. ¡Entonces sí hay mucho espacio en el fondo!
Este hecho sobre el poder transportar grandes cantidades de información en espacios muy pequeños es muy familiar para biólogos ya que toda la información sobre nosotros (el color de los ojos, si pensamos, etc) está contenido en una pequeña fracción de célula que toma la forma de cadena larga de moléculas de ADN en las cuales aproximadamente 50 átomos son usados por pedazo de información de la célula.
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Miniaturizando la computadora
No sé cómo hacer esto a escala pequeña y de forma práctica, pero sí sé que las computadoras son muy grandes: llenan cuartos. ¿Porqué no podemos reducirlas, hacerlas de pequeños componentes? Nuestras computadoras están muy grandes pero los componentes son microscópicos. Entonces, propongo hacer algunos sub-microscópicos.
Si quisiéramos hacer una computadora que tuviera todas las habilidades que tenemos y que tienen las máquinas, tendríamos que hacerla, tal vez, del tamaño del Pentágono. Esto tiene muchas desventajas. En primer lugar, requiere de demasiado material. También, existe el problema de la generación de calor y la consumación de energía; funcionaría entonces con TVA. Pero el problema práctico más importante es que la computadora estaría limitada a una cierta velocidad. Por su gran tamaño, hay un tiempo infinito requerido para mandar la información de un sitio a otro. La información no puede ir más rápido que la velocidad de la luz, así que, cuando nuestras computadoras se vuelven más y más rápidas y más y más elaboradas, tendremos que hacerlas más y más pequeñas.
Pero ha mucho espacio para hacerlas más pequeñas. No ha nada que pueda yo ver en las leyes físicas que digan que los elementos de la computadora no puedan ser fabricadas enormemente más pequeñas de lo que son ahora.
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