Seguro que la mayoría hemos visto El Mundo Perdido, la continuación de Jurassic Park.
Hay una escena en esta película donde Ian Malcolm le recuerda a su novia El Principio de Incertidumbre de Heisenberg,
No, este no
que viene a ser algo así como "el observador siempre intervendrá de alguna manera en las condiciones originales del objeto de estudio, de esta manera modificándolas y siendo imposible la observación de las condiciones originales". Vaya, el enunciado real no dice eso, ni mucho menos, pero es para entendernos.
Ian Malcolm era un matemático de pacotilla. En realidad el principio o relación de indeterminación se aplica en términos de física cuántica, y viene a decir que a mayor grado de detalle en la observación de la posición de una partícula, menos se conoce su momento lineal, masa y velocidad. Esto lo aplicaban los profesores cuando nosotros, los de la treintena que ya empezamos a peinar canas, les preguntábamos si alguna vez se podrían llegar a ver átomos mediante microscopía.
Te decían, "no que va, eso es imposible. Porque para ver un átomo es necesario aplicarle luz, o sea, fotones, energía, y por lo tanto modificas sus propiedades atómicas y ya dejaría de ser lo que tú ibas buscando". O algo así. Antonio, mi profesor de particular, que era un excelente señor, de la vieja escuela, regio, con voz de nariz y las cosas muy claras, me lo digo en una ocasión, seguido de un "no digas tonterías, hombre" muy característico suyo.
Total, que he descubierto que todos ellos estaban confundidos. Se pueden ver los átomos, y se pueden manipular. Individualmente. Seguro que a más de un zote en física como yo le peta la cabeza. Y claro, las posibilidades de aplicación para esto son infinitas, en todos los campos. A mi, que me atañe la biología (y por extensión las aplicaciones médicas), se me escapan de las manos el potencial que puede llegar a tener esto en cuestiones de modificación protéica, de la ultraestructura celular, de intervención en procesos metabólicos.... WOOOOOOO locura!
¿Cómo han conseguido esto?
El tamaño de los átomos es de en torno a 1A (la A con un circulito encima), o sea, 1 Amstrong, o sea, 1x10-10 metros, o sea, 0'0000000001 metros. Volviendo al argumento de antes: WOOOOOOO locura! Cómo narices vamos a poder ver eso, si los microscopios de mayor resolución (electrónicos de barrido y de transmisión) "sólo" alcanzan magnitudes entre 10 y 100 veces superiores (10-100A). Estos microscopios emplean "chorros" de electrones (de ahí su nombre) que hacen chocar contra una muestra, y los electrones que son refractados se capturan generando la imagen que observamos, más o menos. Obviamente eso te permite ver muestras muy, muy, MUY, pequeñas. Pero no átomos.
Imagen en microscopio de barrido (BEM)
Imagen de la ultraestructura celular (parece que es un ap. de Golgi) con microscopio electrónico de transmisión (TEM)
Claro que esto cambia hace ya bastaaaaantes años, cuando surge el microscopio STM, scanning tunneling microscope. La tecnología que usa este microscopio se basa en crear un voltaje muy reducido entre una punta metálica de escala putamente insignificante y una muestra eléctricamente conductora, en un contexto de vacío. Se crea una corriente entre ambas, que actúa como un flujo de electrones que atraviesa dicho vacío (efecto túnel). Una vez establecida la corriente, se barre la muestra con dicha punta, con ayuda de un escáner construido en cerámica piezoeléctrica (se comprime y expande en función del voltaje aplicado). Y la escala a la que puede operar esta tecnología es tan pequeña como, sí, lo habéis descubierto, atómica.
Al barrer la muestra (que debe ser una superficie completamente plana), la detección de cambios en la topografía (por ejemplo, un átomo que te encuentras) genera alteraciones en la corriente de voltaje punta-muestra. Estas alteraciones, gracias a la precisión del escáner cerámico, son detectadas y resultan en una imagen de dicha superficie, a nivel atómico. Chúpate esa, Antonio.
Lo que se ve en esas imágenes, las bolitas, son átomos, y mediante arrastre con la punta del microscopio, los átomos se han reubicado para formar el círculo que veis. En la misma línea, muy famosa esta otra imagen, que consiguieron hacer científicos de IBM de hace la hostia de años (y sí, las bolitas son...)
Personalmente, aunque alguna vez había escuchado de refilón hablar de esto, no he llegado a conocerlo de verdad, ni a ser consciente del potencial que tiene, hasta ahora. Los átomos sí se pueden ver, y se puede hasta jugar con ellos. Y no entiendo como, ni en el instituto, ni en la universidad (en mi experiencia propia), se ha tratado esta tecnología por las evidentes facultades que maneja; ya ni hablar de los medios de desinformación. Por supuesto, es en estos últimos años cuando parece que el STM está teniendo más relevancia gracias a los avances en electrónica e informática.
En este video, que me parece un ejercicio de divulgación fantástico, se explica todo muy bien, con pelos y señales. Lo mollar, la técnica y el potencial, capítulo 6, aproximadamente minuto 20.
Otro video, de los putos locos de IBM haciendo una película con átomos:
Adicionalmente os dejo un poco de bibliografía, con enlaces a artículos, apuntes y papers, por si sois tan legos en la materia como yo y queréis echarles un vistazo:
- https://www.researchgate.net/publication/259583137_Microscopia_de_barrido_de_efecto_tunel_Ojos_y_dedos_para_nano
- https://wp.icmm.csic.es/esisna/wp-content/uploads/sites/26/2009/02/viendo_atomos.pdf
- https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.56.930
- https://sci-hub.se/https://doi.org/10.1038/344524a0
PD: soy un zote en términos de física, así que por favor, los expertos en la materia, si hay algún fallo, queréis incluir algo, etc, sin problema me lo decís, que aquí estamos para aprender todos un poco.
