Pensant nous motors

Un fet interessant del món és que quan canviem la mida de les coses ens trobem amb problemes inesperats. Fenòmens que no tenen cap importància a determinada mida passen a ser decisius si ens fem molt grans o molt petits. I això complica molt el desenvolupar algunes tecnologies, però també ajuda a trencar-se el cap cercant solucions enginyoses que, obligatòriament han de ser diferents de les que estem acostumats.

Això és el que li passa a la nanotecnologia. La ciència que treballa en la manipulació d’objectes a escala atòmica. La idea és tremendament excitant. Si poguéssim fabricar petites màquines, d’uns pocs àtoms de mida, podríem fer-les servir, per exemple, per transportar fàrmacs per dins del cos fins les cèl·lules que el necessitessin. No caldria inundar el cos amb medicines sinó que aquestes actuarien únicament al lloc que cal.

També podríem fabricar nous materials a base d’anar dipositant àtom per àtom les combinacions que ens interessessin. Les aplicacions són moltíssimes i s’hi està treballant intensament, sobretot perquè hi ha molts calers en joc.

Però una màquina que mesuri uns quants àtoms de llarg, encara que sigui un centenar d’àtoms, segurament necessitarà un motor per funcionar o per desplaçar-se. I fabricar un nanomotor no és tant senzill com sembla. Si, per exemple, volem que la nanomàquina és mogui a través d’un líquid, no podrem fabricar una hèlix en miniatura perquè no funcionarà. A aquesta escala l’aigua no és com la coneixem sinó que és un grapat de molècules amb les que la màquina anirà topant. L’hèlix serveix per moure’s en fluids, però a escala atòmica aquest concepte perd molt del sentit que li donem.

Aleshores com podem fer que una màquina tant increïblement petita funcioni? Doncs una manera enginyosa que han trobat ha sigut aprofitar les reaccions químiques que tenen lloc quan s’agrupen diferents materials. Les reaccions químiques fan que els àtoms modifiquin les seves interaccions i que, per tant, canviïn el lloc on estan situats. Aquests canvis es poden aprofitar per fer funcionar el sistema.

Per exemple, una manera és dipositar una capa d’or en un costat i una capa de platí a continuació. Recordeu que parlem de mides molt petites. La capa tindrà uns centenars d’àtoms de mida. Si això ho situem en un medi que tingui una mica d’aigua oxigenada, l’or reaccionarà amb l’aigua oxigenada per un costat mentre que el platí ho farà per l’altre. La gràcia és que són dos reaccions diferents en les que una genera protons i electrons i l’altre els consumeix. Això crea un moviment d’aquestes partícules des d’un costat fins l’altre. I aquest moviment de càrregues “empeny” el sistema en direcció contrària.

Si a aquest sistema li unim la resta de la nanomàquina podem fer, al menys, que es desplaci. Un altre problema serà aconseguir un sistema de direcció. De nou, els timons a la manera clàssica no ens serviran de res. Caldrà seguir buscant noves solucions per problemes que semblen molt difícils, però que sobretot requereixen noves maneres de plantejar-los.