El pasado domingo comenzó una de las competiciones de coches más importantes del mundo, el Mundial de Fórmula 1, con una apasionante carrera en Baréin, seguida por millones de espectadores de todo el mundo y dominada por la escudería Ferrari.
Curiosamente, hoy se celebra otro mundial relacionado con la velocidad y, sin embargo, no va a tener tanta repercusión a pesar de que tiene la vitola de ser la carrera de coches más pequeña del mundo.
Es lo que tiene el mundo de la nanotecnología, un mundo aún por descubrir para muchos pero que ofrece grandes avances científicos y, por qué no, puede tener otras derivadas, como en este caso, la deportiva.
Nos adentramos en un mundo de nanocoches, con sus nanocirtuitos y sus nanomecánicos. Hoy, a partir de las 11.00 h. arranca la Nanocar Race II, la segunda edición de este mundial de nanovehículos cuya primera edición se celebró allá por el año 2017.
Puede seguir en directo la carrera a partir de las 11.00 horas a través de este enlace:
La Nanocar Race es, decíamos, la carrera de coches más pequeña del mundo, en la que los vehículos son moléculas conducidas mediante la punta de un microscopio de efecto túnel.
Las moléculas son muy pequeñas, típicamente compuestas por unos 100 átomos, y con una dimensión de unos 3 nanómetros. En este panorama, resulta fácil comprender que manejar un vehículo tan pequeño es una tarea muy compleja.
El campeonato no está al alcance de cualquiera. Los investigadores usan la punta de un microscopio de efecto túnel (STM por sus siglas en inglés) para mover los nanocoches a lo largo del circuito.
Tocar las moléculas con la punta del microscopio está prohibido. Los nanovehículos deben moverse sin el empuje mecánico de la punta. Su mecanismo de impulso puede ser o bien inelástico (relacionado con la excitación de los modos vibracionales o con los cambios estructurales inducidos por la corriente eléctrica) o bien dipolar (resultando de la repulsión o atracción eléctrica entre el nanocoche y la punta del STM).
Típicamente, un nanocoche recorrerá unas decenas de nanómetros cada vez, por lo que la carrera ocurre en una escala muy pequeña.
El ganador de la Nanocar Race será el equipo que logre cubrir la distancia máxima posible en un lapso de 24 horas. Todos los nanoplazas serán pilotados desde un único lugar, Toulouse, mientras que físicamente los nanocoches estarán repartidos por todo el mundo, ubicados en cada uno de los microscopios de las instituciones participantes: Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (Madrid), Centro de Física de Materiales (Donostia/San Sebastián), Technische Universität (Dresden, Alemania), Universidad de Graz (Austria), Universidad de Estrasburgo (Francia), Centro Internacional de Nanoarquitectura de Materiales (Ibaraki, Japón), Universidad de Ohio (Estados Unidos) y Universidad Paul Sabatier (Toulouse, Francia).
¿Cuál es el objetivo?
El objetivo final de esta competición es avanzar el desarrollo y manipulación de las nanomáquinas capaces de realizar trabajo real, como por ejemplo, llevar carga molecular.
En la carrera participarán dos equipos españoles formados en ambos casos por instituciones públicas, el equipo de San Sebastián y Santiago de Compostela (SANCAR) y el equipo madrileño NANOHISPA.
Destaca esta notable presencia española en esta carrera en la que participan equipos de todo el mundo: Estados Unidos, Alemania, Austria, Japón y Francia.
El proyecto de SANCAR define como "colosal" el trabajo para poner en marcha este nanocoche.
Al puro estilo de un equipo de Fórmula 1, la puesta a punto del SANCAR ha sido un largo proceso que ha requerido la colaboración de químicos del Centro de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela, con investigadores del área de física de materiales del Donostia International Physics Center (DIPC) y del Centro de Física de Materiales (CFM, mixto de la UPV/EHU y del CSIC).
El diseño y la construcción de la molécula han corrido a cargo del profesor Diego Peña, y su equipo formado por los doctores Jesús Castro, Dulce Rey y Manuel Vilas del CiQUS.
SANCAR está formado por 128 átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Tiene un chasis de pentafeno, ocho ruedas de fenilo y dos grupos éster a modo de propulsores. Así, SANCAR "es relativamente grande, pero manejable".
A los mandos del equipo madrileño NANOHISPA estará el grupo de investigación dirigido por el profesor David Écija, de IMDEA Nanociencia.
"Gran experiencia"
En la fabricación del nanocoche ha participado el grupo de investigación del profesor Emilio M. Pérez, que ha sintetizado la molécula competidora SPARC asegurándose que cumple todos los requisitos para ser la más rápida: bajo peso molecular, baja interacción con el sustrato y con un momento dipolar como mecanismo de propulsión.
La racionalización teórica del mecanismo de propulsión del nanocoche está siendo desarrollada por el profesor Jonas Björk de la Universidad de Linköping (Suecia).
La estructura química permite al nanocoche moverse sobre una superficie cuando se le acerca la punta del microscopio STM. La molécula del equipo NANOHISPA está compuesta por 70 átomos, con ruedas traseras de tolueno y ruedas delanteras de benceno ancladas al chasis de antraceno.
Esta nanoarquitectura minimalista de hidrocarburos incluye un motor: un momento dipolar permanente que hace el coche susceptible a gradientes del campo eléctrico, y que puede ser usado para propulsar y maniobrar el nanoplaza.
El profesor Rodolfo Miranda, director de IMDEA Nanociencia y pionero en la introducción del microscopio de efecto túnel en España, confía en las posibilidades del equipo NANOHISPA: "El equipo tiene una gran experiencia en la síntesis molecular y en la manipulación mediante microscopio de efecto túnel".
El equipo NANOHISPA está oficialmente patrocinado por las Reales Sociedades de Física y Química (RSEQ, RSEF) a través del Grupo Especializado en Nanociencia y Materiales Moleculares (GENAM) y la empresa Scienta Omicron.
La segunda carrera internacional Nanocar Race está organizada bajo el marco del proyecto europeo MEMO (MEchanics with MOlecules).
La primera carrera Nanocar Race se celebró en abril de 2017 y fue seguida por más de 100.000 personas en directo.