Nanotecnología
La nanotecnología es un campo de las ciencias
aplicadas dedicado al
control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales).
Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y
cien nanómetros.
Se tiene una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50 nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos -depende de qué esté hecho el
nanobot-.
Nano es un prefijo griego que indica una medida (10-9 = 0,000 000 001), no un objeto; de
manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente
multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con
la que trabaja.
La nanotecnología comprende
el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de
materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia
a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a
nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta
fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos
utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos
y poco costosos con propiedades únicas.
El ganador del premio Nobel de Física de 1965, Richard Feynman,
fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la
nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech(Instituto
Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959, titulado En el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty
of Room at the Bottom).
Otras personas
de esta área fueron Rosalind
Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick quienes propusieron que el ADN era
la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los
procesos del organismo, revelando la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la
vida.
Pero estos
conocimientos fueron más allá, ya que con esto se pudo modificar la estructura
de las moléculas, como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día
encontramos en nuestros hogares. Pero hay que decir que a este tipo de
moléculas se les puede considerar “grandes”.
Hoy en día la
medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico, ya que
en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan
las enfermedades, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido
más beneficiadas como es la microbiología, inmunología, fisiología; han surgido
también nuevas ciencias como la Ingeniería Genética, que ha generado
polémicas sobre las repercusiones de procesos como la clonación o la eugenesia.
Algunos países en vías de desarrollo ya destinan importantes
recursos a la investigación en nanotecnología. La nanomedicina es una de las áreas que más puede
contribuir al avance sostenible del Tercer Mundo,
proporcionando nuevos métodos de diagnóstico y cribaje de enfermedades, mejores
sistemas para la administración de fármacos y herramientas para la
monitorización de algunos parámetros biológicos.
Alrededor de cuarenta laboratorios en todo el mundo canalizan
grandes cantidades de dinero para la investigación en nanotecnología. Unas
trescientas empresas tienen el término “nano” en su nombre, aunque todavía
hay muy pocos productos en el mercado.[cita requerida]
Algunos
gigantes del mundo informático como IBM, Hewlett-Packard ('HP)' NEC e Intel están invirtiendo millones de dólares al año en el tema. Los gobiernos del
llamado Primer Mundo también se han tomado el tema muy en serio, con el claro
liderazgo del gobierno estadounidense, que dedica cientos millones de dólares a
su National Nanotechnology
Initiative.
En España, los científicos
hablan de “nanopresupuestos”.
Pero el interés crece, ya que ha habido algunos congresos sobre el tema: en Sevilla, en la Fundación San Telmo, sobre oportunidades
de inversión, y en Madrid, con una reunión
entre responsables de centros de nanotecnología de Francia, Alemania y Reino Unido en la Universidad
Autónoma de Madrid.
Las industrias
tradicionales podrán beneficiarse de la nanotecnología para mejorar su
competitividad en sectores habituales, como textil, alimentación, calzado,
automoción, construcción y salud. Lo que se pretende es que las empresas
pertenecientes a sectores tradicionales incorporen y apliquen la nanotecnología
en sus procesos con el fin de contribuir a la sostenibilidad del empleo.
Actualmente la cifra en uso cotidiano es del 0.2 %. Con la ayuda de
programas de acceso a la nanotecnología se prevé que en 2014 sea del 17 %
en el uso y la producción manufacturera.
La característica
fundamental de nanotecnología es que constituye un ensamblaje interdisciplinar
de varios campos de las ciencias
naturales que
están altamente especializados. Por tanto, los físicos juegan un importante rol
no sólo en la construcción del microscopio usado para investigar tales
fenómenos sino también sobre todas las leyes de la mecánica
cuántica. Alcanzar la estructura del material deseado y las configuraciones de
ciertos átomos hacen jugar a la química un papel importante. En medicina, el
desarrollo específico dirigido a nanopartículas promete ayuda al tratamiento de
ciertas enfermedades. Aquí, la ciencia ha
alcanzado un punto en el que las fronteras que separan las diferentes
disciplinas han empezado a diluirse, y es precisamente por esa razón por la que
la nanotecnología también se refiere a ser una tecnología convergente.
La nanotecnología avanzada, a veces también llamada fabricación molecular, es
un término dado al concepto de ingeniería de nanosistemas (máquinas a escala
nanométrica) operando a escala molecular. Se basa en que los productos
manufacturados se realizan a partir de átomos. Las propiedades de estos
productos dependen de cómo estén esos átomos dispuestos. Así por ejemplo, si
reubicamos losátomos del grafito (compuesto por carbono,
principalmente) de la mina del lápiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si
reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente porsílice) y agregamos
algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenador.
A partir de los
incontables ejemplos encontrados en la biología se sabe que miles de millones de años
de retroalimentación evolucionada puede producir máquinas biológicas
sofisticadas y estocásticamenteoptimizadas.
Se tiene la esperanza que los desarrollos en nanotecnología harán posible su
construcción a través de algunos significados más cortos, quizás usando
principios biomiméticos.
Sin embargo, K. Eric Drexler y otros investigadores han propuesto que la
nanotecnología avanzada, aunque quizá inicialmente implementada a través de
principios miméticos, finalmente podría estar basada en los principios de la ingeniería mecánica.
Una de las aplicaciones de la nanotecnología en el campo de
envases para alimentación es la aplicación de materiales aditivados con nanoarcillas, que mejoren las propiedades
mecánicas, térmicas, barrera a los gases, entre otras; de los materiales de
envasado. En el caso de mejora de la barrera a los gases, las nanoarcillas
crean un recorrido tortuoso para la difusión de las moléculas gaseosas, lo cual
permite conseguir una barrera similar con espesores inferiores, reduciendo así
los costos asociados a los materiales.
Los procesos de
incorporación de las nanopartículas se pueden realizar mediante extrusión o por
recubrimiento, y los parámetros a controlar en el proceso de aditivación de los
materiales son: la dispersión nanopartículas, la interacción de las
nanopartículas con la matriz, las agregaciones que puedan tener lugar entre las
nanopartículas y la cantidad de nanopartículas incorporada.
Conclusiones
Conclusiones
La nanotecnología
es la ciencia que se encarga de diseñar; crear y estudiar aparatos y sistemas
que controlen la materia a una nanoescala.
Cuando
se controla la materia a esta escala se experimentan diferentes fenómenos totalmente
novedosos, es por eso que los científicos hoy en día utilizan este tipo de tecnología
para crear diferentes tipos de materiales para el beneficio de la humanidad ya
que crear estos materiales son muy baratos y no contaminan.