El momento en que una simple apuesta despertó el campo de la nanotecnología

El físico teórico estadounidense ganador del Premio Nobel Richard Phillips Feynman es un nombre con el que muchos podrían no estar familiarizados de inmediato, pero en el mundo de la ciencia se lo considera uno de los más grandes físicos de nuestro tiempo. Conocido por su trabajo pionero en mecánica cuántica, computación cuántica y física de partículas, fue uno de los principales contribuyentes al Proyecto Manhattan que desarrolló la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial, miembro del panel que investigó el desastre del transbordador espacial Challenger y celebró el Richard Cátedra C. Tolman en física teórica en el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Sus credenciales científicas son impecables, sus contribuciones a la física invaluables, y un campo completamente nuevo que ayudó a promover es el de la nanotecnología, aunque cómo llegó a ser así es bastante poco convencional, por decir lo menos.

McLellan se graduó de Caltech en 1950 con una especialización en ingeniería mecánica, y durante la mayor parte de su carrera estuvo involucrado en la construcción de medidores de corriente eléctrica llamados galvanómetros, antes de regresar a Caltech como ingeniero de telescopios astronómicos. Fue durante este tiempo que se familiarizó con el trabajo de Feynman, quien en ese momento era un querido profesor allí. En ese momento, Feynman estaba reflexionando sobre cuál era la infancia de la nanotecnología, teorizando sobre cómo podríamos hacer máquinas más pequeñas de lo que el ojo humano puede ver. Lo mencionó en diciembre de 1959 en una charla informal después de la cena en la sección de la costa oeste de la Sociedad Estadounidense de Física, donde dijo en su discurso:

¿Por qué no podemos escribir los 24 volúmenes completos de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler? Si la información está codificada en forma binaria, como cadenas de ceros y unos, tal como sucede en las computadoras, y si cada “bit” de información está compuesto por un montón de 100 átomos, entonces todos los libros del mundo podrían estar escritos en su interior. un cubo de 1/200 de pulgada de ancho. Las máquinas de computación son muy grandes, llenan habitaciones. ¿Por qué no podemos hacerlos muy pequeños, hacerlos con pequeños alambres, pequeños elementos? Y por poco, me refiero a poco.

La charla se tituló “Hay mucho espacio en el fondo”, y en ese momento esto era puramente ciencia ficción, mumbo jumbo de alto concepto muy adelantado a su tiempo, por lo que asombró a todos los presentes. En ese momento, Feynman básicamente estaba hablando de lo imposible. Nadie pensó que se podría hacer, e incluso Feynman no creía seriamente que se haría durante su vida, por lo que casi bromeó cuando agregó: “Es mi intención ofrecer un premio de $ 1,000 al primero”. tipo que fabrica un motor eléctrico en funcionamiento que tiene solo 1/64 de pulgada cúbica”. Esto fue recibido con risas y cejas levantadas, y dado que Feynman era bien conocido por sus bromas pesadas y su personalidad jovial y traviesa, muchos probablemente pensaron que solo era bromeando, y probablemente nunca pensó que tendría que pagar.

A pesar de todos sus conocimientos de ingeniería, de todas las personas en esa charla, McLellan fue probablemente una de las menos calificadas para aceptar la oferta. Después de todo, no tenía absolutamente ninguna experiencia con motores en general, y mucho menos con motores tan pequeños como los de los que hablaba Feynman, ni idea de lo que estaba haciendo. Sin embargo, se puso a trabajar en su motor, esforzándose en su tiempo libre y en las pausas para el almuerzo usando herramientas ridículamente toscas que incluyen un simple palillo de dientes, pinzas y un microscopio, pasando por prueba y error una y otra vez, básicamente aprendiendo cómo hacer esto desde cero. . McLellan diría del desafío de Feynman:

Él (Feynman) realmente no creía que pudiera hacerse. Pensé, Dios mío, nadie lo ha hecho. Por supuesto, cuando me metí en eso me di cuenta de por qué: eran inteligentes, era demasiado trabajo. Pero en general no tenían ni idea de cómo proceder. Nunca había diseñado un motor, pero sabía cómo funcionaban. Sabía cómo hacerlo y me preguntaba por qué nadie lo hacía. La mayoría de los técnicos de galvanoplastia habían sido relojeros, así que aprendí de ellos.

McLellan pasaría los siguientes dos meses y medio construyendo minuciosamente su pequeño motor, y hubo momentos en los que casi se dio por vencido, el dinero del premio quedó sin cobrar para siempre, pero se mantuvo diligentemente. Al final, después de pasar incontables horas mirando en su microscopio y acosado por numerosos contratiempos y ataques de frustración, McLellan finalmente terminó. Al final, había creado un motor eléctrico de 250 microgramos y 2000 rpm que constaba de 13 partes separadas, que medían poco menos de medio milímetro de ancho, aproximadamente del tamaño de una mota de arena, y con cables de solo 1/80 de milímetro. de ancho, que es más delgado que un cabello humano. Mientras tanto, Feynman todavía estaba convencido de que pasaría mucho tiempo antes de que alguien se acercara a algo con sus especificaciones. De hecho, ya había tenido varios intentos fallidos, así que cuando McLellan entró en su oficina estaba incrédulo por decir lo menos. McLellan explica lo sucedido:

Había visto entrar a muchos cigüeñales con motores, que no entendían el desafío, y traje una caja grande, y dijo ‘Oh, aquí hay otro de ellos’. Y abrí mi caja de madera y allí estaba mi microscopio. Él dijo: ‘Uh-oh, nadie más trajo un microscopio’. Así que lo configuré y él jugó con él por un tiempo. Finalmente, admitió que yo lo había hecho. Me hizo un cheque y en la carta dijo que cumplía con las especificaciones.

Teniendo en cuenta que esto fue en 1960, en ese momento se consideró que era una sensación. McLellan había logrado lo que ni siquiera los físicos pensaron que sería posible en esta vida, o incluso en la próxima, y ​​lo había hecho en solo unos meses y sin experiencia previa con motores. Apareció en programas de televisión con su invento y dio conferencias en Caltech sobre cómo lo había hecho. El logro le dio fama, y ​​pasarían años antes de que alguien pudiera siquiera acercarse a lo que había logrado hacer básicamente en su garaje con pinzas y un palillo de dientes. Lamentablemente, la mayoría del total de 10 motores que fabricó fueron destruidos accidentalmente por observadores demasiado entusiastas que los aplastaron accidentalmente como a un insecto, pero todavía hay uno en exhibición en Caltech hasta el día de hoy, con otras copias del micromotor también en las colecciones de la Museo de Historia de Pasadena,

Por supuesto, en tiempos más modernos con el nivel de nanotecnología que tenemos ahora, el motor de McLellan se considera absolutamente enorme. Después de todo, ahora vivimos en una era en la que hay motores moleculares que usan cuchillas de metal a nanoescala que miden solo 10 nanómetros de ancho, pero la invención de McLellan es única porque, si bien estos motores moleculares son pequeños, se tomaron de la naturaleza usando una enzima llamada ATP sintasa en lugar de construido a partir de cero. McLellan continuaría sirviendo como consultor para el departamento de Astronomía de Caltech hasta su muerte en 2011, y hasta el día de hoy se le considera el padre de la nanotecnología. En los últimos años, la nanotecnología se ha mantenido controvertida. Por un lado, ofrece desarrollos prometedores para crear muchos materiales y dispositivos nuevos con una amplia gama de aplicaciones, como en nanomedicina, nanoelectrónica, biomateriales, producción de energía y productos de consumo, y podría ser la ola del futuro; sin embargo, por otro lado, hay críticos que creen que podría significar nuestra perdición. Sea como sea, llegará un momento en que las generaciones futuras mirarán hacia atrás y verán que todo comenzó como una apuesta medio en broma en una cena. .