" Hay mucho espacio en el fondo: una invitación para ingresar a un nuevo campo de la física" es una conferencia dada por el físico Richard Feynman en la reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Física en el Instituto de Tecnología de California el 29 de diciembre de 1959 [1] . Feynman vio la posibilidad de manipular directamente átomos individuales como una forma de química sintética más poderosa que las que se usaban en ese momento. Aunque las versiones del informe se reimprimieron en varias revistas populares, pasaron desapercibidas y no estimularon el desarrollo de los fundamentos conceptuales del campo. Desde la década de 1980, los defensores de la nanotecnología lo han citado para justificar la validez científica de su trabajo.
Feynman consideró algunas de las implicaciones de la capacidad general de manipular la materia a escala atómica. Estaba particularmente interesado en las posibilidades de hacer circuitos de computadora más densos y microscopios que pudieran ver cosas mucho más pequeñas de lo que es posible con los microscopios electrónicos de barrido . Estas ideas se implementaron posteriormente con el microscopio de túnel de barrido , el microscopio de fuerza atómica y otros ejemplos de microscopía de sonda de barrido y sistemas de almacenamiento como el Millipede , construido por investigadores de IBM .
Feynman también sugirió que, en principio, era posible crear máquinas a nanoescala que "ordenen los átomos de la forma que queramos" y realicen síntesis químicas mediante manipulación mecánica.
También introdujo la idea de " tragarse al médico", idea que atribuyó en un ensayo a su amigo y estudiante de posgrado Albert Hibbs . Este concepto era crear un pequeño robot quirúrgico que se pudiera tragar.
Como experimento mental, propuso desarrollar un conjunto de manipuladores de un cuarto de brazo subordinados a las manos del operador para crear máquinas herramienta de un cuarto, similares a las que se encuentran en cualquier taller mecánico. Este conjunto de herramientas pequeñas luego sería utilizado por manos pequeñas para crear y trabajar con diez conjuntos de manos y herramientas de escala dieciseisavos, etc., culminando en mil millones de pequeñas fábricas para realizar operaciones masivamente paralelas . Utiliza la analogía del pantógrafo como una forma de encoger objetos. Esta idea fue anticipada en parte, hasta la microescala, por el escritor de ciencia ficción Robert A. Heinlein en su cuento de 1942 "Waldo" [2] [3] .
A medida que las dimensiones se vuelven más pequeñas, el diseño de las herramientas tiene que cambiar porque cambia la magnitud relativa de las diversas fuerzas. La gravedad perderá su importancia anterior y las fuerzas de van der Waals, como la tensión superficial, cobrarán más importancia. Feynman mencionó estos problemas de escalado durante su charla. Nadie ha intentado todavía este experimento mental, pero ciertos tipos de enzimas biológicas y complejos enzimáticos (especialmente los ribosomas ) funcionan químicamente de la misma manera que lo vio Feynman [4] [5] . Feynman también mencionó en su conferencia que a la larga sería mejor usar vidrio o plástico, porque su mayor homogeneidad evitaría problemas a escalas muy pequeñas (los metales y los cristales se dividen en regiones donde predomina la estructura reticular) [6] . Esta podría ser una buena razón para fabricar máquinas y dispositivos electrónicos con vidrio y plástico. Actualmente existen componentes electrónicos fabricados con ambos materiales. Hay cables de fibra óptica disponibles que amplifican los pulsos de luz a intervalos regulares utilizando vidrio dopado con el erbio , un elemento de tierras raras . El vidrio dopado se corta en la fibra y se bombea mediante un láser que funciona a una frecuencia diferente [7] . Hay FET hechos de politiofeno (un polímero creado por el grupo de Alan Heeger ), que se convierte en un conductor eléctrico cuando se oxida. Para 2016, en términos de movilidad de electrones, el plástico se quedó atrás del silicio solo 20 veces [8] [9] .
En la reunión, Feynman terminó su conversación con dos problemas y ofreció un premio de $1,000 a la primera persona que los resolviera. La primera tarea fue crear un motor diminuto ( nanomotor ), que, para sorpresa de Feynman, fue completado en noviembre de 1960 por el graduado de Caltech William McLellan , un artesano meticuloso que usaba herramientas tradicionales [10] . El motor cumplió con todos los requisitos de Feynman, pero no utilizó las nuevas tecnologías propuestas. El segundo problema fue la capacidad de hacer los caracteres tan pequeños que toda la Encyclopædia Britannica pudiera imprimirse en la cabeza de un alfiler, correspondiente a una escala lineal de 1 : 25 000. [11] [12 ] [13] . El supervisor de Newman, R. Fabian Pease, estaba familiarizado con la conferencia de Feynman, ya que la leyó en 1966; sin embargo, otro estudiante de posgrado en el laboratorio, Ken Polasko, que lo había leído recientemente, fue el iniciador de la participación en la prueba. Newman estaba buscando una muestra aleatoria de texto para demostrar su tecnología. La elección recayó en Historia de dos ciudades porque, según Newman, "el texto era perfecto porque tenía tantas formas diferentes" [14] .
La revista New Scientist escribió que "la audiencia científica estaba fascinada". Feynman "retorció la idea de su cabeza" sin "tesis preparadas", por lo que no hubo texto impreso de la conferencia al principio. El Admirador Visionario trajo una grabadora con él, y Caltech preparó una transcripción editada, sin las bromas de Feynman, para su publicación [15] . En febrero de 1960, la revista Engineering and Science de Caltech publicó este discurso. Además de extractos de The New Scientist , se imprimieron versiones en The Saturday Review y Popular Science . Pronto los periódicos anunciaron la victoria en la primera competencia [16] [17] . La conferencia se incluyó como el último capítulo del libro de 1961 Miniaturization [18] .
Más tarde, Eric Drexler tomó el concepto de Feynman de mil millones de pequeñas fábricas y agregó en su libro Engines of Creativity: The Coming Era of Nanotechnology que podían producir copias de sí mismos bajo el control de una computadora, sin el control de un operador humano.
Desde la muerte de Feynman, los académicos que estudian el desarrollo histórico de la nanotecnología han llegado a la conclusión de que muchas personas involucradas en este campo naciente en las décadas de 1980 y 1990 no apreciaron su papel como catalizador de la investigación en nanotecnología. Chris Toumey, antropólogo cultural de la Universidad de Carolina del Sur, ha recreado la historia de publicación y reimpresión del discurso de Feynman, así como la lista de citas de la conferencia en la literatura de no ficción [19] .
En el artículo de 2008 de Toomey "Reading Feynman into Nanotechnology" [20] , encontró 11 versiones de la publicación "Lots of Place", así como dos ejemplos del discurso de Feynman estrechamente relacionado con "Infinitesimal Machinery" [21] , que el mismo Feynman llamó Plenty de Room, Revisited (publicado como Maquinaria Infinitesimal). También en los enlaces de Toomey hay videos de esta segunda actuación. La revista Nature Nanotechnology dedicó un número a este tema en 2009 [22] [23] .
Toomey descubrió que los discursos de Feynman tuvieron poco impacto en los veinte años posteriores a la primera publicación, según lo medido por el impacto de las citas en la literatura científica, y no mucho más impacto en la década posterior a la creación del microscopio de efecto túnel en 1981. El interés por las conferencias sobre literatura científica aumentó significativamente a principios de la década de 1990. Esto probablemente se deba a que el término "nanotecnología" recibió una atención significativa luego de que Drexler lo usara en el libro de 1986 Engines of Creativity: The Coming Era of Nanotechnology , en el que se citaba a Feynman, y en un artículo adjunto titulado "Nanotecnología", publicado más tarde en el mismo año en la revista de divulgación científica Omni [24] [25] . La revista Nanotechnologies apareció en 1989; el famoso experimento de Eigler-Schweitzer , para la manipulación precisa de los átomos de xenón, se publicó en Nature en abril de 1990; Science dedicó un número especial a la nanotecnología en noviembre de 1991.
El análisis de Toomey también incluye comentarios de nanotecnólogos que afirman que la conferencia de Feynman no influyó en sus primeros trabajos, y la mayoría leyó la conferencia más tarde.
La posición de Feynman como premio Nobel y figura importante en la ciencia del siglo XX ha ayudado a los partidarios de la nanotecnología y ha proporcionado un vínculo intelectual importante con el pasado [2] . Más específicamente, su autoridad y concepto de fabricación atómicamente precisa desempeñaron un papel en la obtención de fondos para la investigación en nanotecnología, como lo demuestra el discurso del presidente Clinton de enero de 2000 en el que pedía un programa federal:
El presupuesto propuesto incluye $500 millones en apoyo a la Iniciativa Nacional de Nanotecnología Caltech no es nuevo en el campo de la nanotecnología, que permite la manipulación de la materia a nivel atómico y molecular. Hace más de 40 años, el empleado de Caltech, Richard Feynman, hizo la pregunta: "¿Qué pasaría si pudiéramos organizar los átomos uno por uno de la manera que queremos?" [26]
Texto original (inglés)[ mostrarocultar] Mi presupuesto respalda una nueva e importante Iniciativa Nacional de Nanotecnología , con un valor de $500 millones. Caltech no es ajeno a la idea de la nanotecnología, la capacidad de manipular la materia a nivel atómico y molecular. Hace más de 40 años, el propio Richard Feynman de Caltech preguntó: "¿Qué pasaría si pudiéramos organizar los átomos uno por uno de la manera que queremos?" [26] .La versión de la Ley de Investigación y Desarrollo de Nanotecnología aprobada por la Cámara de Representantes en mayo de 2003 incluía un estudio de la viabilidad técnica de la fabricación molecular. Este programa fue abolido para garantizar la financiación de investigaciones menos controvertidas, pero luego fue aprobado por el Senado y convertido en ley por el presidente George W. Bush el 3 de diciembre de 2003 [27] .
En The Tree of Time , un cuento publicado en 1964, Damon Knight utiliza la idea de una barrera que se construye átomo por átomo (una "barrera del tiempo").