Le dieron el Nobel de Química a tres que con piques y pases cortos movieron esa pelota nanotecnológica llamada “quantum dot” desde el arco propio, de la investigación pura, al arco industrial, donde se hacen los goles. Son Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov. Partido lento, eso sí, porque empezó hace unos 40 años. Y recién en este siglo empezó a ponerse bueno.
Por ahora, baste decir que un punto cuántico es partícula tan chiquita que su tamaño y sus formas determinan sus propiedades físicas bastante más que su composición química. Estamos hablando de tamaños de millonésimas de milímetro, o nanómetros, y de formas de todo tipo: esféricas, cúbicas, sólidas, huecas, lisas o hirsutas.
Químicamente los puntos cuánticos son semiconductores, generalmente seleniuro de cadmio, sulfuro de cadmio, seleniuro de zinc, indiuro de plomo, arseniuro de indio, sulfuro de plomo, o perovskitas ABX3. Según su forma y tamaño, estos compuestos de nombres impronunciables pueden emitir radiación que abarca todo el arco cromático visible, amén de los infrarrojos en una punta y los ultravioletas en la otra. La descripción ya acerca un poco la pelota al arco industrial.
Pero lo loco del asunto es el intrincado y complejo diseño de estas partículas, ensambladas aparentemente átomo a átomo, como quien arma un galeón español dentro de una botella con pinzas finitas y paciencia larga. Si bien la creación artesanal de nano-objetos complejos existe desde los ’90 y no es una novedad, el Messi de este largo partido es Bawendi, el que logró que los puntos cuánticos se autofabricaran en forma industrial.
Bawendi usó en su favor las fuerzas que permiten el autoensamblado espontáneo de estructuras complejas de átomos. Esas cosas uno las ve constantemente en la química orgánica, la del carbono: en las condiciones físicoquímicas adecuadas y en eones de tiempo, es imposible que el carbono no termine generando estructuras autorreplicantes capaces de manejar distintas fuentes de energía en su provecho, y eso ponga en marcha mecanismos evolutivos de selección y complejización. Ud., yo y toda la biosfera actual somos una prueba de que eso funciona.
Pero en este caso las nanopartículas echan mano de zonas muy distintas de la tabla de los elementos de Mendeleiev. Y las recetas de Bawendi y de sus imitadores hoy son patentes más defendidas que Taiwán.
Si tiene un televisor de esos que cuestan un riñón, tal vez tenga pantalla QLED. Las LED u OLED son parecidas. Están tapizadas de nanopartículas de composición rara y compleja arquitectura. Y al ser iluminadas por luz azul reemiten luz de un color u otro de acuerdo a su tamaño, pero de una pureza cromática que antes era exclusiva de los láseres.
Por ejemplo, una partícula de 2 nanómetros reemitirá luz azul sin contaminación de verdes o rojos; una de 2,5 nanómetros luz emitirá verdes perfectos; una de 6 nanómetros, luz inobjetablemente roja, libre de azules y verdes. La definición y luminancia de esas pantallas explican y justifican que su tarjeta de crédito haya quedado como el Titanic.
La aplicación próxima es que estos nanocristales sobrediseñados también ayuden a un cirujano a diferenciar a puro ojo tejido canceroso de tejido sano. Hay que unir estas nanopartículas sobrediseñadas a anticuerpos monoclonales (eso que le valió el Nobel de 1984 a nuestro compatriota César Milstein), o a ligandos hechos a medida de antígenos de superficie de las células cancerosas, y se podrá “cortar por lo sano”, sin error y por color.
Más importante aún, a los clínicos, esto les podría dar diagnósticos instantáneos y a ojo de estructuras sospechosas de tumoración, sin que el paciente pase días o semanas comiéndose las uñas a espera de resultados de laboratorio. Los límites de aplicación de puntos cuánticos, en medicina, se debe a que en general están hechos con elementos bastante tóxicos.
Por composición y estructura, algunos puntos cuánticos pueden transformar electricidad en luz y viceversa con una eficiencia energética cercana al 100%. Por eso hay gente que está tratando de hacer films transparentes que recubran vidrios y tejas. Lo están logrando, lector, y quizás no falte tanto para sus ventanas generen alguna parte de su consumo eléctrico sin instalar placas fotovoltaicas en el techo.
El potencial de aplicación de los puntos cuánticos es desconcertante. A riesgo de refritar lo que AgendAR escribió ayer del Nobel de Fisica y la emisión lumínica ultrarrápida, esto de los puntos cuánticos es otra solución en busca de problemas; un cortaplumas suizo que pasa de padres a hijos y termina sirviendo a la generación siguiente de modos nada obvios para la anterior.
Lo consistente de los Nobel de ciencias duras este año está ligado al manejo tecnológico de la luz.
Anteayer se premió a tres físicos por cortar el tiempo de iluminación en attosegundos, unidades demasiado breves como para entenderlas sin que a uno le salga humo de la cabeza. Hoy, se llevan el Nobel tres investigadores que inventaron moléculas que intermedian entre distintas frecuencias de luz, o de luz y electricidad, de arquitectura a veces muy rococó, pero demasiado chicas como para ser manufacturas humanas. Y sin embargo lo son, y se autoproducen en masa, como coloides, y en fase líquida.
Los premios de hoy, igual que los de ayer, desdibujan la frontera entre física y química. Y es que los fenómenos cuánticos son un campo continuo, los rótulos ya no demarcan límites.
“Por mucho tiempo nadie creyó que ibas a poder hacer partículas tan pequeñas”, dijo ayer Johan Aqvist, el presidente del comité Nobel de Química de la Academia de Suecia, cuando anunció a los laureados.
Para dramatizar el asunto, Aqvist se paró detrás de cinco matraces que iluminaban en cinco colores muy puros, cada cual con una solución de puntos cuánticos de igual composición y distinto tamaño. Pausa dramática, y el tipo remató: «Pero los laureados de este año tuvieron éxito».
Este stand-up fue precedido por cierto nivel de bardo, porque algún topo deschavó los ganadores a Reuters y Associated Press cuando supuestamente el comité seguía reunido en discusión. No son costumbres de la casa, y había caras de indignación número tres. Algunos, cuatro.
El Dr. Bawendi es profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, el famoso MIT donde el único sin un Nobel es el jardinero. El Dr. Brus es profesor emérito en la Universidad de Columbia, donde sólo falta laurear a los del buffet, y el Dr. Ekimov, sabedor de que los laureles académicos son vistosos pero de bajas calorías, trabaja para Nanocrystals Technology, una empresa con sede en el estado de Nueva York.
A principios de los ’80, Brus y Ekimov “inventaron” los puntos cuánticos cada uno por separado, de modo que el fallo del Comité del Nobel parece haber sido bastante salomónico: se reparten un bebé de U$ un millón. Por tercios, porque en 1993, Bawendi puso de cabeza al mundo cuando logró fabricar puntos cuánticos de alta calidad en fase líquida. Éste es el que tiró al arco.
Pero el partido sigue. En AgendAR creemos que los puntos cuánticos son una revolución tecnológica que recién está mostrando las uñas.
Daniel E. Arias