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jueves, 21 de octubre de 2010

La Física de Liliput. El Nobel de Física 2010

En 1726 el Inglés Jonathan Swift publicó una satira social con el formato de un libro de aventuras para niños; se trata, claro, del famosísimo libro: “Los viajes de Gulliver”. En él se platica la visita de Lemuel Gulliver a diferentes países, donde sus habitantes tienen dimensiones físicas diferentes a las de los humanos. Gulliver resulta ser un gigante entre los enanos de Lilliput y un enano entre los gigantes de Brobdingnag. El libro no es un libro de ciencia, aunque dedica el relato de uno de los viajes de Gulliver a criticar el cultivo de la ciencia sin fin práctico. Lo anterior resulta paradójico pues más alla de lo interesante de sus relatos y de que no pretende ser un libro de texto contiene un grave error de física: suponer que el mundo puede reducirse a escala, como en Lilliput, o aumentarse a escala como en Brobdingnag, sin que ocurra nada que nos demuestre el cambio de escala.
Ya en su obra “Dos nuevas ciencias”, Galileo Galilei había hecho notar que si el mundo se reduce o se aumenta a escala, los seres vivos no podrían tener las mismas formas. La razón es simple: algunos fenómenos son proporcionales al volumen, por ejemplo el peso; pero otros son proporcionales a la superficie, por ejemplo la presión que puede soportar una varilla.
Entonces, si como en el relato deSwift, el mundo aumenta 12 veces de tamaño. El peso de un hombre, puesto que el volumen es proporcional al cubo, aumentará 12x12x12 = 1728. Mientras que la resistencia de sus huesos a la ruptura, solo aumentaría 12x12 = 144 pues la superficie es proporcional al cuadrado. Es decir no se podría sostener sobre su propio pie, a menos que la forma de los huesos fuera otra o que el material del que están hechos cambiara. Esta es la razón por la cuál humanos de gran talla no pueden estar de pie o por la cual los huesos de animales como los elefantes son de forma diferente a la de los humanos.
Un muy buen libro de física elemental que se llama “Física”, pero que es conocido como PSSC, por haber sido desarrollado por el Physical Science Study Committee tiene un artículo bastante interesante sobre el tema que se llama “La Física de Liliput.” Voy a tomar prestada esa frase para referirme al descubrimiento que merecieron el premio Nobel de Física este año: El Grafeno.
En Octubre de 2004, André Geim y Konstantin Novoselov, galardonados éste año con el Nobel de física publicaron en la revista Science un artículo acerca de una hoja de grafito con espesor de un átomo. Para obtener una capa de grafito de espesor de un milimetro es necesario apilar 3 millones de láminas de grafeno.
Por razones semejantes a las analizadas por Galileo, acerca de cómo al disminuir o aumentar la escala, los fenómenos físicos cambian, porque unos son proporcionales al cuadrado y otros al cubo, el grafeno presenta propiedads físicas distintas a las del grafito “macroscópico”, entre ellas ser un material sumamente fuerte, excelente conductor de la electricidad -tanto como el cobre- y de la electricidad. Es además es prácticamente transparente y tan denso que resulta inpenetrable.
Su estructura es la de una malla hexagonal, como las de la malla ciclónica, con un átomo de carbono en cada vértice. Un átomo del elemento base de la vida, al menos como la conocemos en la tierra.
El descubrimiento del grafeno ha hecho concebir esperanzas de muchos desarrollos tecnológicos, como ppor ejemplo el desarrollo de transistores de grafeno en vez de silicio, lo que permitiría reducir aún más los tamaños de los componentes de una computadora, pues el grafeno presenta propiedades conductoras en un tamaño en el cual ya no lo hace el Silicio.
Por ahora muchas de las posibles aplicaciones como el desarrollo de computadoras de grafeno o de pantallas táctiles transparentes y enrollables son aun especulación, pero ese es el universo de posibilidades que la “Física de Liliput”, ola nano tecnología, como se le llama más convencionalmente, están poniendo en el horizonte del desarrollo tecnológico. Ese es el descubrimiento que mereció el premio Nobel de Física 2010

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