Stuart Lindsay, Profesor de los Regentes de la Universidad Estatal de Arizona y director del Centro de Biofísica de Moléculas Únicas del Instituto Biodesign, acaba de publicar la primera guía completa de un mundo diminuto un millón de veces más pequeño que un solo grano de arena. Introducción a la nanociencia (publicado por Oxford University Press) ofrece a los lectores una descripción general de una disciplina emergente que en los últimos años, produjo logros notables en áreas tan variadas como la secuenciación del ADN, maquinaria molecular, nanocristales y microscopía.

n discutir el ímpetu del libro, Lindsay señala que su vasta investigación siempre ha estado acompañada de una pasión por enseñar conceptos biofísicos a estudiantes talentosos. Introducción a la nanociencia también ofrece a los investigadores de todo el mundo una novedad en su tipo, tratamiento integral de la nanociencia. El libro integra varias disciplinas y abarca fenómenos cuánticos básicos, herramientas del oficio, y aplicaciones a nanoescala. En el transcurso de esta descripción general, Lindsay vuelve una y otra vez al tema del comportamiento emergente:cómo las fluctuaciones diminutas en el nivel de nanoescala pueden resultar en la aparición de llamativos, a menudo nuevos fenómenos inesperados.

El libro es una consecuencia de las conferencias del profesor Lindsay en nanociencia, refinado durante muchos años, con aportes invaluables de sus estudiantes. Oxford University Press se enteró del curso y, creyendo que sería un buen recurso, pidió que Lindsay reuniera el material en un libro.

"¿Qué es tan sorprendente, "Lindsay insiste, "es que los eventos que ocurren a nanoescala tienen implicaciones para la química, biología, física, ciencia de los Materiales, Ingenieria, lo que sea ". No obstante, el nanorealmo carecía de un libro de texto que pudiera unir los elementos dispares del campo. "Es bastante notable que el conocimiento no estuviera allí de forma recopilada. Hice un curso que fue muy completo, comenzando con la física y terminando con la biología, " él dice.

Dado el ritmo vertiginoso del avance científico, particularmente en nanociencia, Lindsay enfrentó un desafío abrumador. "Sabía que algunos problemas actuales en el campo se volverían obsoletos cuando mis dedos dejaran el teclado". Con la esperanza de producir un trabajo que pueda seguir siendo relevante, Lindsay eligió incluir una gran cantidad de principios fundamentales que serían ampliamente aplicables, independientemente de las nuevas condiciones que los estudiantes probablemente encontrarán en el futuro.

El libro está dividido en tres partes. La Parte I (Conceptos básicos) es una introducción autónoma a la mecánica cuántica, mecánica estadística y cinética química, requiriendo sólo cálculo universitario básico. La Parte II (Las herramientas) cubre la microscopía, manipulación y medición de una sola molécula, nanofabricación y autoensamblaje. La Parte III (Aplicaciones) cubre los electrones en nanoestructuras, electrónica molecular, nanomateriales y nanobiología. "Si deambulas por el laboratorio, "Lindsay dice, "Verá copias de la versión fotocopiada del libro en los escritorios de los estudiantes; es realmente un compendio de todo lo que creo que necesitan saber en nanociencia".

La vida en el nanomundo puede ser desconcertante para los no iniciados, tan distinto es su funcionamiento en comparación con las condiciones de la experiencia cotidiana. Un nanómetro es aproximadamente 10, 000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano. Las fluctuaciones del azar dominan la escena y, como enfatiza Lindsay, proporcionan materia prima vital sobre la que operan los procesos selectivos darwinianos. "Cuanto más estudio los componentes de la biología, más diría que las fluctuaciones no son solo una molestia con la que hay que vivir, sino que en realidad son la historia de la biología ".

Este leitmotiv corre a lo largo del libro, uniendo muchas áreas distintas de la nanociencia. Una de esas sorprendentes ilustraciones de este tema central ocurre cerca del final del texto, donde Lindsay revisa importantes investigaciones sobre el desarrollo neuronal en la mosca de la fruta. Las fluctuaciones aleatorias en la expresión génica y el empalme sirven para barajar el mazo genético para producir una enorme cantidad de variantes de proteínas con extremos pegajosos. que son esenciales para el ensamblaje neuronal adecuado. Cuando el número de estas variantes de empalme en un gen en particular se redujo de aproximadamente 30, 000 a 20, 000, las criaturas no pudieron formar cerebros adecuados. "La evolución de una red neuronal en un cerebro implica la interacción entre un lanzamiento de dados darwiniano increíblemente diverso y aleatorio de conexiones neuronales y un entorno que actúa selectivamente sobre los resultados, "Dice Lindsay.

La Introducción a la Nanociencia es una contribución vital a uno de los campos más dinámicos, orientado a inspirar a un nuevo tipo de investigador joven, uno inmerso en una cultura científica multidisciplinaria. "Este grupo diverso y con una formación diferente de jóvenes talentosos no sólo va a producir avances científicos por sus propios derechos, "Lindsay dice, "también son las personas que van a iniciar la próxima generación de empresas que generan riqueza e impulsan la economía nacional y van a crear cosas nuevas con sus cerebros porque han aprendido nuevas formas de pensar".