Fronteras de la innovación y el emprendimiento en nanotecnología
LaFundación Rafael del Pino organizó, el 27 de junio de 2022, la Conferencia Magistral «Fronteras de la innovación y el emprendimiento en nanotecnología» que impartió Vladimir Bulovic y que se retrasmitió a través de www.frdelpino.es.
Vladimir Bulović se incorporó al cuerpo docente del MIT en julio de 2000 y es catedrático Fariborz Maseeh de tecnologías emergentes y decano asociado de innovación de la Escuela de Ingeniería del MIT. Dirige el Laboratorio de Electrónica Orgánica y Nanoestructurada y es codirector del Centro de Fronteras Solares eni-MIT y de la Iniciativa de Innovación del MIT. Los intereses de investigación de Bulović incluyen estudios de las propiedades físicas de películas y estructuras finas compuestas de nanocristales orgánicos y orgánicos, y el desarrollo de nuevos dispositivos optoelectrónicos nanoestructurados. Es autor de más de 140 artículos de investigación (citados más de 10.000 veces) e inventor de más de 50 patentes estadounidenses en las áreas de diodos emisores de luz, láseres, fotovoltaica, fotodetectores, sensores químicos, memorias programables y micromáquinas electrónicas, la mayoría de las cuales han sido licenciadas y utilizadas por empresas emergentes y multinacionales. Es uno de los fundadores de QD Vision, Inc. de Watertown MA, que produce componentes optoelectrónicos de puntos cuánticos, de Kateeva, Inc. de Menlo Park CA, que se centra en el desarrollo de la electrónica orgánica impresa, y de Ubiquitous Energy, Inc. que desarrolla tecnologías solares nanoestructuradas. El profesor Bulović se licenció en la Universidad de Columbia en 1993 y se doctoró en la Universidad de Princeton en 1998. Ha recibido el Premio Presidencial Early Carrier para Científicos e Ingenieros de los Estados Unidos, el Premio a la Carrera de la Fundación Nacional de la Ciencia, el Premio Ruth y Joel Spira, el Premio de la Sociedad de Honor Eta Kappa Nu y el Premio Bose a la Enseñanza Distinguida, fue nombrado en la Lista TR100 de Technology Review y en 2012 compartió el Premio SEMI para América del Norte en reconocimiento a su contribución a la comercialización de la tecnología de puntos cuánticos. En 2008 fue nombrado Faculty Fellow de la Clase de 1960 en reconocimiento a su contribución a la educación energética, en 2009 se le concedió la Margaret MacVicar Faculty Fellowship, el más alto honor docente del MIT, y en 2011 fue nombrado Faculty Research Innovation Fellow por su excelencia en la investigación y su reconocimiento internacional.
Resumen:
El 27 de junio de 2022, la Fundación Rafael del Pino organizó la conferencia de Vladimir Bulović, director del Laboratorio de Electrónica Orgánica y Nanoestructurada de la Escuela de Ingeniería del MIT (MIT.nano), titulada “Fronteras de la innovación y el emprendimiento en nanotecnología”.
Inventar algo nuevo no cuesta mucho. Lo único que tenemos que hacer es hablar unos con otros. Tú vas a escuchar algo que yo he dicho, yo me sentiré fascinado por algo que has dicho tú, y juntos diremos ¡ajá, es una idea nueva! Eso es la invención, el momento eureka. Es el principio de la innovación, que a veces nos lleva años, que a veces se nos escapa porque a lo mejor no cambia el mundo. De hecho, hay que replantearnos lo que es el camino que tenemos que recorrer los pasos que tenemos que dar.
En nano escala, el oro y la planta no parecen oro y plata. Si nos hacemos con un pedazo de oro y lo cortamos una y otra vez hasta llegar a diez nanómetros, cambia su propiedad óptica. Los electrones dicen: anda estoy en un espacio muy limitado. Los electrones tienen una longitud de onda. Son partículas, pero también son ondas muy pequeñas y, a no ser que consigas una cajita muy pequeñita para que vivan estas nanopartículas, no vamos a darnos cuenta. Lo que hacen el oro y la plata es hacer estas cajas tan pequeñas que los electrones empiezan a comportarse de manera distinta.
Esto parece algo inútil, a no ser que sepamos qué tenemos que hacer con esto. Hace mucho tiempo que lo sabemos. Hace mucho tiempo, fundías el vidrio, añadías lo que tuvieras que añadir y, al cabo de dos horas, tenías las vidrieras de colores. Lo que hacían los nanotecnólogos de la Edad Media era hacerse con trozos de oro y plata y conseguían nanopartículas que cambiaban la reflectancia dentro del vidrio. Por eso, las vidrieras no pierden su color. Ahora las cosas son distintas. Tienes una nanopartícula de metal y conseguimos esa radiación electromagnética que cambia su propiedad reflectora. Así podemos conseguir otra tecnología útil.
Si estás en el laboratorio del profesor Gehrke, en el MIT, te va a decir que es una forma perfecta de identificar Zika, fiebre del Nilo Occidental, Ébola. ¿Cómo? La nano partícula de plata cambia de color a 11 nanómetros de tamaño. ¿Qué pasaría si a esa partícula se le añadiera una capa molecular de un nanómetro de largo? En función de la molécula que utilice, se adherirá un virus u otro a la nano partícula. Hay moléculas específicas para Zika, para fiebre del Nilo Occidental, Ébola. No te haces con el Covid-19; lo descompones y te haces con las proteínas que tiene dentro. Si se da está adhesión, esa nano partícula va a ser un poco más grande. Los electrones entonces dicen que se pueden ir a otro sitio, se pueden expandir dentro de ese virus. El resultado es que el color de la nano partícula cambia.
Esa tecnología se consigue con un trozo de papel pintado con esas nano partículas. Las nano partículas no se ven hasta que se produce ese evento aglutinante. Ese evento se consigue porque el papel es un elemento microcapilar, es decir, si se vierte una gota de café, va a expandirse. Una gota de sangre, también, y lo que estuviera dentro de ella va a buscar caminos hasta llegar lejos. Si llega a las nanopartículas y resulta que tienes Zika y se da la aglutinación, entones las nano partículas empiezan a tomar un color. Esta prueba tarda veinte minutos. Esto es importante porque se ha encontrado fiebre del Nilo Occidental en pueblos perdidos de África. Llegar hasta ellos y hacer las pruebas a sus habitantes precisan médicos, una nevera, y como no hay caminos, todo el proceso de detección y comunicación de los resultados a la población lleva varios días. Para entonces, ya se ha contagiado todo el pueblo. Aquí tenemos unas tiras de papel que no necesitan refrigeración. Solo tienes que colocar una gota de sangre y tienes los resultados a los veinte minutos. Es una cosa verdaderamente rompedora y solo hace falta un poquito de nanotecnología. La hemos conocido gracias a las vidrieras de colores y en las últimas décadas hemos aprendido a gestionar la nanoescala. Ahora podemos preguntarnos cómo utilizarla para hacer una tecnología práctica, con el fin de conseguir una prueba que sea verdaderamente eficaz.
La nanoescala es diminuta. La podemos gestionar muy bien. Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro. Un cabello es, más o menos, cien mil nanómetros, o cien micras. Si comparamos un cabello con una casa, es la misma relación que tiene un nanómetro con un cabello. Pero es una dimensión a la que accedemos, ya tenemos las herramientas.
Ahora podemos volver a imaginar muchas otras ideas. Todos los días nos damos de bruces con la nanoescala muchas veces y no lo pensamos, por ejemplo, cuando olemos un café. Sabemos que es café, aunque no lo probemos, porque huele bien. Algo se ha ido de ese café para saberlo y es un nanómetro. Se ha ido porque es muy pequeño. El aroma del café es una molécula diminuta. De vez en cuando, esas moléculas chocan, salen disparadas. Es el vapor que olemos.
Una molécula de benceno mide un tercio de nanómetro. Cualquier medicina es de escala nano. Nuestro cuerpo está interactuando de forma continua con estos objetos porque queremos sanar. Esta escala nos permite definir la funcionalidad.
El ADN es muy estrecho, solo mide un nano. En su momento, alguien dijo que había una sustancia dentro de mí que me definía, aunque no sabía qué era el ADN. Luego pasaron ochenta y cuatro años hasta que se llegó a la imagen del ADN, que es una imagen rara con puntos que se colocan en X. Eso no es una imagen de refracción normal que era un misterio. Crick y Watson dijeron que, a lo mejor, es una molécula que llevamos dentro, que parece retorcida, y vamos a decir que eso es el ADN, que es una molécula importantísima. ¿Quién se lo puede creer? Ahora sí, pero entonces no tanto. La gente decía que habría otra explicación. Pasó una década antes de que empezaran hacerles caso, postular que el ADN existe y que es una molécula helicoidal.
Las herramientas de hoy nos permiten reducir estos cien años de descubrimientos a un día de trabajo de un estudiante, pero porque sabemos lo que estamos buscando. Las herramientas actuales nos permiten ver la nanoescala e imaginar lo que podemos hacer con ella. La primera vez que alguien vio un átomo fue en la segunda mitad del siglo XX, a finales de los 80, porque contamos con la tecnología que nos permitió ver cómo los átomos se adhieren al grafito, cómo se organizan.
¿Qué pensaban el resto de los científicos? En los noventa intentamos reproducir esos experimentos. A finales de los noventa pudimos seleccionar el átomo y trasladarlo. Así empezaron a generar corralitos cuánticos, pequeñas islas de electrones, demostrando que todo lo que se había predicho era así. Además, nos permitió plantearnos lo inimaginable. Desde hace diez años tenemos las herramientas para ver la nanoescala y lo que nos va a permitir. Ahora estamos en los albores de lo nano, permitiendo que un ordenador pueda ser diez mil veces más eficiente de lo que es hoy porque vuelvo a imaginar la materia y cómo usarla.
Estos instrumentos nuevos nos permiten comprender por primera vez cómo funciona la biología. Fue fantástico secuenciar el ADN. Siempre es fascinante pensar que todas las células tienen ADN, pero unas se expresan como cerebro, otras como riñón, otras como piel, pero el ADN es el mismo. ¿Cómo se consigue esa diferencia? Por la secuencia y el pliegue del ADN. Si no puedo ver el ADN a nanoescala, no puedo decir en qué se va a convertir esa célula ni cuál puede ser una solución médica que pueda aliviar un problema médico. Lo mismo sucede con los átomos que forman los semiconductores. Esto es muy importante si se quiere pensar en las baterías, o en cómo se va a conseguir el material más fuerte del mundo.
¿Esto es importante para el desarrollo de nuevas ideas? Los profesores jóvenes son el futuro, son los más importantes, estos son los que quiero que puedan conseguir sus aspiraciones. Solo lo van a conseguir si les apoyamos. Las facultades de ciencia e ingeniería son las que, básicamente, utilizan nano. En ciencias, el 51% de los profesores necesitan la nanoescala, el 17% va a investigar. En ingeniería, el 67% de los jóvenes utiliza nanoescala para sus descubrimientos. El camino hacia el futuro exige el nano. Estamos en el umbral del nano. Todas las ramas de la ciencia se ven afectadas por la nanoescala: medicina, ciencias de la vida, computacional, fabricación, materiales, estructuras, tecnología, todo lo cuántico, todo.
Para conseguir el éxito necesito un nodo de innovación porque, si no, habrá herramientas, pero no vendrá nadie. Hay tres cosas que es necesario hacer para fomentar la innovación. Primero, reunir a personas que proceden de distintas disciplinas. Es el entrecruzamiento, el toma y daca, lo que nos permite avanzar hacia los inventos. Si vamos a reunirnos, tendrá que ser fácil el estar juntos. Luego, hay que conseguir un ambiente en el que se quiera hablar. A lo mejor, quieres hablar con alguien y contar tus planteamientos y yo voy a pensar si esto es útil para mi planteamiento biológico porque, a lo mejor, lo que necesito es una plantilla para que crezcan las neuronas y pueda conseguir un hígado artificial y me acabas de explicar como ingeniero químico que tú puedes conseguir esos patrones que estoy buscando. Acceso abierto y alcance son ideas esenciales.
Lo más importante para conseguir estos descubrimientos son fórmulas para transformar el mundo académico en algo que se pueda tocar. Así es que tenemos que pensar en qué necesitamos para ir de lo que imaginamos a cientos de personas aprovechándolo. Tenemos varias start-ups resultado del M.Engine un fondo que invierte en estas empresas, les da espacio y les garantiza herramientas. En MIT.nano todo el mundo tiene acceso. Los start-up lo tienen difícil y lo tienen caro. La cremallera tardó en comercializarse una década. Faltaba la producción. La cremallera barata necesitó fórmulas para conseguir esas piezas diminutas, herramientas para hacerlas. La comercialización del velcro llevó doce años porque no había la metodología de producción.
Parece que la innovación no lleva tanto tiempo. Hace falta más tiempo para tener las piezas, las herramientas, para utilizarlas, para inventar una nueva herramienta, un nuevo diseño. Este es un elemento que define cada una de las start-up. Siempre cometemos el error de pensar algo que es imposible de fabricar. Entonces tenemos que crear la fábrica y diseñar la tecnología. Esto se repite una y otra vez. Las etapas son descubrimiento, desarrollo temprano, desarrollo, escala y producción. Estas son las etapas que hay que superar. Si eres una start-up tienes una edad buenísima, un descubrimiento académico. Lo siguiente es decir que se quiere plasmar esa idea y ahí se llega al valle de la muerte. Solo una de cada diez ideas consigue financiación y los inversores no van a aportar todo lo que se necesita, sino solo lo suficiente para llegar al siguiente valle de la muerte, en el que hay que pedir más dinero. Lo hacen porque quieren tener la certeza de que no dan demasiado dinero y porque saben que las start-ups estarán encantadas de que las den lo que sean para superar el primer valle de la muerte. El siguiente valle de la muerte es lo que pasa cuando se llega al momento del prototipo. Una cuarta parte de las empresas llegan a este punto. Lo siguiente es demostrar que se pueden producir millones de unidades del prototipo. No todas las ideas son escalables. Si se supera este último valle de la muerte, habrá que conseguir producir un millón de unidades y venderlas. El éxito es del 2% y todo esto son diez años y, sumando todo, se llega a los cien millones de dólares, lo que es difícil que alguien financie. Si te doy el dinero que necesitas el primer año, quiero una multiplicación por diez de mi dinero porque lo podría invertir en el mercado y, en términos históricos, podría conseguir esta multiplicación de mi dinero en el mercado.
¿Cómo vas a plantearte una start-up? Lo del valor social no convence a los inversores, así es que, ahora mismo, no podemos contar con los inversores. El año pasado se invirtieron unos 160.000 millones en start-ups en Estados Unidos, y más o menos un 2% se invirtió en hardware. El resto va a atención sanitaria o digital. Para conseguir esta nueva tecnología hay que ser conscientes de que esto es casi imposible. ¿Qué puedo hacer? Pues está MIT.nano. Allí hemos comprendido que este proceso se divide en dos. La primera mitad es barata, pero la segunda es muy cara. Si se consigue que la primera mitad sea aún más económica, es fantástico. En MIT.nano cobramos muy poco por todo lo que conlleva la primera mitad. Se puede superar ese valle de la muerte. Por supuesto, no va a ser fácil. Hay que trabajar, hay que conseguir el dinero inicial. Pero esos dos primeros valles, en vez de cincuenta van a costar dos millones, y ese dinero sí que se puede conseguir de un inversor. Así es que llegarán al año cinco o el año seis y podrán decir que tienen el prototipo. O puedes darte cuenta de que el proyecto no es escalable y no te gastas quince millones, te gastas tres. Se trata de intentar otras ideas y de conseguir, por mucho menos dinero, que otras empresas lleguen a una etapa de semi madurez. Los inversores, cuando invierten, han visto muchas otras opciones, pero solo el 20% de estas empresas consiguen el éxito. El 25% del éxito es tecnología; el 75% restante es todo lo demás: un equipo capaz, si se puede escalar la tecnología, quiénes son las partes involucradas, que está pasando en el mundo que no se ha podido predecir. Por eso, no sabemos cómo superar todos estos desafíos. Pero sí sabemos que, de cien empresas, veinte consiguen el éxito, así es que vamos a lanzarnos con doscientas empresas para que lo consigan cuarenta. Esta es la premisa. Por eso, es bueno que la primera parte de este proceso sea menos cara.
Para finalizar, Vladimir Bulović explicó qué hacen con la nanotenología las empresas C2Sense, Kateeva, LiquiGlide, AgZen y el MIT.nano.
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