Efecto Casimir por fin controlado, abre puertas a nanobots de todo tipo

Esta noticia de hoy es una que pasó casi desapercibida por los medios tradicionales, sin embargo es uno de los avances científicos mas importantes en tiempos recientes, y aunque involucra un extraño efecto de la mecánica cuántica, creo que es una noticia tan importante que vale la pena al menos tratar de entender de que se trata, sin tener que posee un doctorado en física nuclear, así que aquí vamos...

Existe un extraño fenómeno físico conocido desde hace medio siglo llamado "El Efecto Casimir", en donde por razones aparentemente mágicas, cuando uno coloca dos objetos bien pequeños a distancias bien cercanas, estos se atraen como si fueran magnetos. El efecto es amplificado cuando ambos objetos son planos, como si de una hoja de papel colocada sobre otra se tratara. Incluso, este es el mismo efecto que hace que dos hojas de papel se atraigan a nivel atómico.

La razón que esto sucede tiene que ver con otra extraña propiedad de nuestro universo: Partículas Virtuales.

Sucede que en todo el Universo, desde trillones de años luz de distancia, hasta el borde mismo del Universo, y desde el centro de nuestro planeta hasta frente a nuestras propias narices, ocurre algo a nivel atómico que parece magia: Partículas constantemente aparecen en pares absolutamente de la nada, se aniquilan entre sí, y vuelven a desaparecer.

Estas son las llamadas Partículas Virtuales, y no son un objeto teórico, sino que son muy reales, e incluso es la razón de la existencia de la Radiación Hawking en los Agujeros Negros

Pues sucede que estas partículas virtuales, que surgen en pares, pueden (por pura coincidencia aleatoria) aparecer una entre las dos hojas de papel (para seguir el ejemplo), y otra fuera de las hojas de papel. Cuando esto sucede (y recuerden, estas partículas virtuales están constantemente surgiendo de la nada y volviendo a la nada en cantidades y a un ritmo inimaginable), la presión entre las hojas es menor que la presión fuera de las hojas, lo que ocasiona que las dos hojas se atraigan la una a la otra (similar a como funcionan las alas de aviones, en donde una menor presión encima del ala ocasiona que el avión sea "atraído hacia el cielo").

Sin embargo, he aquí lo interesante de esta noticia: A la fecha, solo se conocía una manera de que el Efecto Casimir atraiga objetos, no que los repele, y explicaré en un instante por qué eso es importante...

Otro dato a saber sobre todo este mundo del Efecto Casimir, es que calcular (o en este caso, mas bien predecir) los efectos del Efecto Casimir es una tarea extremadamente difícil, tan difícil que hasta hace poco solo se podía calcular para objetos perfectamente planos (como dos ojas de papel), y mas recientemente con cilindros y esferas.

Pero ahora, un equipo de investigadores del MIT (y en un trabajo relacionado, con investigadores de Harvard), crearon una manera para poder calcular el Efecto Casimir para cualquier objeto imaginable.

El truco estuvo en darse cuenta que objetos 100 nanómetros aparte pueden ser modelados de manera altamente precisa utilizando objetos 100,000 veces mas grandes, 100,000 veces mas alejados el uno del otro, e inmersos en un líquido que conduce electricidad.

Bajo este nuevo modelo, en vez de calcular las fuerzas de ultra-pequeñas partículas virtuales, lo que se calcula es la fuerza del campo electromagnético a varios puntos de distancia de los objetos.

Un detalle importantísimo sin embargo, es el hecho de que el equipo que ideó esta técnica pudo demostrar que matemáticamente los dos escenarios son computacionalmente equivalentes. Es decir, son dos maneras de interpretar las cosas que nos llevan a la misma solución.

Lo bueno de esto es que ahora podemos calcular el Efecto Casimir para cualquier objeto, de cualquier tamaño y forma, a cualquier distancia, y en relación a una cantidad arbitraria de otros objetos.

Y he aquí ahora el gran logro (y la razón de esta noticia): Debido a esto, se ha podido acelerar exponencialmente el estudio del Efecto Casimir, a un punto tal que incluso se han podido crear configuraciones de objetos que por primera vez hacen que el efecto funcione a la inversa. Es decir, en vez de que dos objetos se atraigan, que estos se repelen/rechacen.

Pero, ¿y qué tiene de importante eso? Pues que ahora se resuelve uno de los problemas mas grandes de la nano-tecnología, el hecho de que a estas pequeñas distancias era difícil hasta ahora fabricar sistemas electromecánicos (MEMS), como son engranajes, partes movibles, robots, etc, ya que estos tienden a pegarse como si tuvieran pegamento en sus partes, lo que hace extremadamente difícil fabricar partes que funcionen como sus análogas a escalas mayores.

Con este adelanto entonces, se tumba la barrera que impedía a la fecha crear robots prácticos a escalas de la mil-millonésima de un metro ("nanobots"), lo que significa que podemos ahora esperar muchos grandes avances en campos que van desde la robótica y el espionaje, hasta tecnologías de proyección digital y medicina avanzada.

Este avance fue presentado esta semana pasada en la publicación científica Proceedings of the National Academy of Sciences.

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