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La nanotecnología, la tecnología capaz de controlar los átomos y las moléculas: Sabías que…

La palabra nano proviene de la palabra griega ‘Nanos’ que significa enano. Es un prefijo utilizado para describir “una milmillonésima” de algo.

Un nanómetro (nm) es una billonésima de un metro, o una millonésima de milímetro, 8 veces el radio de un átomo y 100 veces más pequeño que una célula bacteriana.

A esta escala, la materia reacciona de manera diferente, por ejemplo, el punto de fusión de un material puede cambiar o puede volverse más reactivo (de esto ya profundizaremos en otro post).

Un pelo humano tiene 80.000 nm de diámetro. La nanociencia funciona en una escala 1000 veces más pequeña que cualquier cosa que se pueda ver con un microscopio óptico.

La naturaleza ha estado utilizando la nanotecnología desde siempre, en los procesos biológicos de todos los seres vivos durante miles de millones de años.

Ya estamos rodeados de miles de millones de nanopartículas, como la sal marina, las sustancias químicas generadas por el plancton oceánico o el humo de los coches diesel. Os recomiendo echar un vistazo al libro Nanoparticles before nanotechnology de Victor F. Puntes, un excelente nanodivulgador.

Para intentar entender la nanoscala, os recomiendo este vídeo insertado en una entrada del fantástico blog de Scientia, es muy ilustrativo:

Sabías que…también tuvo su abuelo (Feynmann) y su padre (Drexler)

La nanotecnología fue introducida por primera vez en 1959 por el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel en 1965. De él hablaré en otro post, porqué es uno de los físicos más relevantes de la historia, prácticamente me aventuraría a decir que estuvo a la altura de Einstein. Propuso en una de las charlas más relevantes de la nanotecnología  “There is plenty of room at the bottom” (hay mucho espacio allí al fondo) utilizar robots de tamaño normal para construir réplicas más pequeñas de sí mismos y luego usar el nuevo conjunto para fabricar un conjunto aún más pequeño, y así sucesivamente, hasta que se alcanzase la escala molecular. A mediados del 70, el profesor Taniguchi pronunció por primera vez la palabra nanotecnología, aunque el verdadero padre de la misma es Eric Drexler, que finalizando los 70, e inspirado por la fantástica charla de Feynmann, comenzó a dar los primeros pasos de la investigación nanotecnógica y quizás el nacimiento de la revolucionaria técnica de la nanorobótica.

A principio de la decada de los 80 se descubrió en las instaaciones de IBM en Suiza uno de los grandes micrsocopios que impulsaría la nanotecnología, el microscopio de Efecto Tunel uy poco después el microscopio de Fuerzas Atómicas, el cual es mi herramienta de trabajo. Una nueva forma de carbono con una nanoestructura cilíndrica – el nanotubo – se descubrió en 1991. Los nanotubos tienen propiedades novedosas, incluyendo una fuerza extraordinaria y propiedades eléctricas únicas.Estas propiedades mecánicas y eléctricas hacen que los nanotubos sean potencialmente útiles en muchas aplicaciones, desde la electrónica hasta artículos cotidianos como ropa y equipo deportivo. El descubrimiento de otra forma de carbono en la nanoescala, el carbono, C60, llamada buckyball, permitió obtener el Premio Nobel de Química 1996 a sus descubridores, Robert Curl, Harold Kroto y Richard Smalley. El tercer descubrimiento y tercer premio nobel de una forma de carbono es el del grafeno en 2004 por parte de Andréy Gueim y Konstantín Novosiólov. Entre la conferencia de Feymann y la actualidad, existen muchos hitos e historias que marcan su desarrollo, algunos los podéis consultar aquí.

Pero que la hace tan especial: Cuando el tamaño si que importa:

Las propiedades electrónicas, magnéticas, ópticas o mecánicas de las nanopartículas son muy sensibles a su tamaño y se pueden modificar variando su forma y dimensiones. Por este motivo las nanopartículas resultan muy atractivas para fabricar dispositivos electrónicos y están destinadas a tener un papel estelar en las nuevas tecnologías del siglo XXI.

Los materiales cuyo tamaño se aproxima al del átomo, manifiestan propiedades sorprendentes que no tienen cuando su tamaño se aleja de los 100 nm.

Algunos de los factores que producen estas propiedades exóticas, derivadas de su muy pequeño tamaño, son:

  • Tamaño a escala nano métrica
  • Mayor área superficial relativa
  • Efecto de confinamiento cuántico
  • Forma
  • Composición química
  • Química de las superficies de la masa y de las interfaces

La nanotecnología es multidisciplinar. Los científicos de los materiales, los ingenieros mecánicos y electrónicos y los investigadores médicos se están asociando con biólogos, físicos y químicos. La investigación en la nanoescala está unificada por la necesidad de reunir conocimientos sobre herramientas y técnicas y compartir conocimientos especializados.

El desafío de la nanotecnología es producir nuevos materiales útiles con propiedades personalizadas.Las nanoestructuras pueden ser creadas por un conjunto “ascendente” de átomos y moléculas individuales.

Para convertir la nanociencia en tecnologías exitosas se requerirá la integración de las ciencias y un nuevo tipo de investigador con una amplia visión interdisciplinaria.La nanotecnología ya está teniendo un impacto en los nuevos alimentos, dispositivos médicos, revestimientos químicos, kits de pruebas de salud personal, sensores para sistemas de seguridad, unidades de purificación de agua para nave espacial tripulada, pantallas para juegos de computadora de mano y pantallas de cine de alta resolución.

Y todo esto…¿Tiene aplicaciones?

La nanotecnología ya se aplica comercialmente en miles de productos que van desde teléfonos móviles, discos de ordenador, raquetas de tenis y palos de golf a protectores solares y cosméticos, entre otros.La nanociencia no es sólo una ciencia. Es una plataforma multidisciplinar que incluye la biología, la química, la física, la ciencia de los materiales y la ingeniería.

La nanotecnología permite nuevos desarrollos en electrónica, medicina, salud y en muchos productos de consumo. Así, es ampliamente aceptado que la nanotecnología podría revolucionar nuestras vidas en los próximos 20 años. Sobre todo en nanobiotecnología*, como por ejemplo en la identificación y la cura de enfermedades, el descubrimiento y entrega selectiva de fármacos, o en energía, usada en fuentes de energía renovables respetuosas con el medio ambiente y en las telecomunicaciones móviles de ultra-alta velocidad. Sin olvidarnos del impacto actual que esta teneindo en ellectrónica gracais a la nanoelectrónca*.

*La nanobiotecnología combina la ingeniería de nanoescala con la biología para manipular sistemas vivos y construir materiales biológicamente inspirados a nivel molecular.

^*La nanoelectrónica continúa desde el desarrollo de la microelectrónica, especialmente para las computadoras, pero ahora a escalas de tamaño considerablemente más pequeñas

Las oportunidades son infinitas…pero ¿estaremos preparados?

La nanotecnología cambiará nuestras vidas de muchas maneras. Es importante que se desarrolle de manera responsable y que también aborde las preocupaciones de los ciudadanos. Para abordar este tema tengo intención en breve de crear una sección especial para hablar de los riesgos de la Nanotecnología y para ello, me echará una mano una buena amiga, Anna Oliete.

En el nivel Nano las diferencias entre las disciplinas científicas se desvanecen. La nanotecnología necesita nuevos enfoques que cruzan las fronteras de la tradición entre la física, la química, la biología y la ingeniería.

Por lo tanto, el caso de las nanotecnologías abre un nuevo paradigma respecto a su uso y regulación, ya que por primera vez no esperamos a tener evidencias de su efecto nocivo, para abrir un debate y actuar sobre su uso seguro, intentando evitar los errores cometidos con otros químicos tóxicos.
¿Preparados para visitar el nanomundo?

Esta pregunta la puede responder la educación, sobretodo la de los más pequeños. Los ciudadanos formados serán los ciudadanos preparados para el futuro que nos espera.

La educación siempre ha sido importante para el desarrollo, pero ha adquirido mayor relevancia en el mundo de hoy que vive profundas transformaciones, motivadas en parte por el vertiginoso avance de la ciencia y sus aplicaciones, así como por el no menos acelerado desarrollo de los medios y las nuevas tecnologías

En suma, la educación contribuye a lograr sociedades más justas, productivas y equitativas. Es un bien social que hace más libres a los seres humanos.

Nuestro granito de arena lo podéis encontrar con el proyecto NanoEduca y el proyecto  Nanoinventum.

Nanotecnología,el futuro ya esta aquí

Efectivamente la nanotecnología ya esta aquí y ha venido para quedarse. Tenemos que estar preparados para esta nueva tecnología que cada vez será más habitual en nuestros días.

En nuestro blog os iremos explicando muchas cosas de este fantástico nanomundo, espero que os guste