Las máquinas más pequeñas jamás fabricadas por los humanos se han llevado el premio Nobel de Química 2016. Los investigadores Jean-Pierre Sauvage (Universidad de Estrasburgo), Sir J. Fraser Stoddart (Northwestern University, Evanston) y Bernard L. Feringa (Universidad de Groninga) han merecido el galardón de la Academia Sueca por “su desarrollo de máquinas moleculares miles de veces más finas que un pelo”.

Algo considerado «un sueño perseguido durante siglos por los científicos», en palabras de la presidenta del Comité Nobel de Química Sara Snogerup Linse, quien ha recordado a los presentes: «Ustedes han usado la cafetera esta mañana o habrán venido en coche… máquinas creadas por humanos de tamaños que van de unos centímetros a varios metros».

Acto seguido, Snogerup se ha acercado a una tapadera cilíndrica para mostrar el producto que ha merecido el premio: las máquinas moleculares. Pero, «¡oh! No puedo enseñárselas porque son 20.000 veces más pequeñas que un pelo humano» [véalo en este vídeo a partir del minuto 36]:

 

Los enlaces básicos de estas máquinas son como rosquillas encadenadas

Las primeras investigaciones en esta materia datan de 1984, cuando el pionero de la nanotecnología Richard Feynman consideró la posibilidad de fabricar máquinas “con partes móviles” a escalas microscópicas.

Los trabajos de Sauvage (París, 1944) comenzaron con moléculas capaces de captar la energía del Sol y derivarla a reacciones químicas. Ahí se dio cuenta de que sus modelos se parecían mucho a una cadena molecular: moléculas entrelazadas en torno a un ión.

Desde ese punto, se puso a trabajar en nuevas formas de unir átomos y moléculas entre sí. De esa forma se podían crear enlaces mecánicos entre ellos. O lo que es lo mismo, crear pequeñísimos componentes articulados de una máquina. El siguiente paso fue inventar motores para que esas partes trabajasen juntas en una determinada dirección o tarea. El primer prototipo llegó en 1994.

Fraser Stoddar fue siempre un artista escultor de moléculas

J. Fraser Stoddar (Edimburgo, 1942) fue clave en la creación del segundo. Su infancia estuvo muy lejos de la tecnología del momento. Criado en una granja sin televisión, se dedicaba a hacer rompecabezas. “Desarrolló una habilidad especial para el reconocimiento de formas y juntarlas entre sí”, señala la Academia en su presentación, calificándolo del “artista escultor de moléculas”.

Él incorporó los movimientos hacia adelante y atrás a las estructuras básicas que había desarrollado Sauvage con anillos moleculares. Gracias a la incorporación de calor en el sistema, consiguió llegar a controlar el movimiento “acabando con la aleatoriedad que gobierna estos sistemas”.

Sus avances permitieron construir microascensores (en 2004), micromúsculos (en 2005) y hasta un microchip de 20kb.

Nanocoche de cuatro ruedas-motores de Feringa

Nanocoche de cuatro ruedas-motores de Feringa | E.I.

Los motores moleculares llegaron de la mano del tercer premiado. En 1999 Ben Feringa (Barger-Compascuum, Holanda, 1951) , también criado en una granja, creó la primera molécula capaz de girar en un determinado sentido.

A través de pulsos de luz ultravioleta, consiguió armar en un chasis molecular cuatro ruedas con capacidad de girar 180 grados. Esto es: un verdadero nanocoche. A día de hoy, ese nanocoche alcanza velocidades superiores a las 12 millones de revoluciones por segundo.

Actualmente contamos con toda una “caja de herramientas moleculares” lista para usar en nuevos ingenios, como la construcción de futuras baterías o microcomputación.