Uno
de los grandes avances de la humanidad fue la Revolución Industrial en el siglo
XVIII la cual modificó e influenció en todos los aspectos de la vida cotidiana
de una u otra manera, el invento de las máquinas y la electricidad, entre otras
cosas. Pero desde hace varias décadas se ha venido desarrollando otro cambio
importante como es la Revolución Tecnológica, sus raíces se encuentran en el
siglo XX y se extienden al siglo XXI, donde el papel de la Tecnología
Electrónica es predominante. En su primera mitad, con la electrónica de vacío,
en las últimas cinco décadas, con la microelectrónica y actualmente con la
embrionaria nanotecnología.
La nanotecnología es un tipo de tecnología que se dedica al diseño y manipulación de la materia
a nivel de nano escala (átomos o moléculas), con aplicaciones en
diversos ámbitos. La etimología de la palabra
está compuesta por el prefijo Nano,
proveniente del griego que indica una medida mil millones (10^9 = 0,000 000
001) en notación científica,
representando una escala muy pequeña y “Tecnología”
referido a el avance y evolución de la ciencia en relación a la aplicación de
ésta a la sociedad y la industria.
La nanotecnología, por lo tanto, trabaja con el nanómetro (nm) como unidad de medida, correspondiente a una mil millonésima parte de un metro, es decir 10-9.
En la imagen anterior se puede
apreciar que un átomo mide menos de 1 nanómetro pero una molécula puede ser
mayor, en esta escala se observan propiedades y fenómenos totalmente nuevos,
que se rigen bajo las leyes de la Mecánica
Cuántica, de esta
forma la Nanotecnología puede ser capaz de crear nuevos materiales y dispositivos con
un gran alcance de aplicaciones, tales
como en la medicina, electrónica,
biomateriales y la producción de energía, entre otras.
Historia de la Nanotecnología
1959: El físico estadounidense, Richard Feyman, premio Nobel de Física (1965), pronunció un discurso en la Sociedad Americana de Física “There’s Plenty of Room at the Bottom” (Hay mucho espacio ahí abajo) en el que describe un proceso que permitiría manipular átomos y moléculas en forma individual, a través de instrumentos de gran precisión.
1974: El ingeniero japonés Norio Taniguchi,
acuñó el término "nano-tecnología", en un trabajo suyo, publicado en
el Proceeding of the International Conference of Production and Engineering en la que define a la
nano-tecnología como el procesamiento, separación y manipulación de materiales
átomo por átomo.
1979: El
químico Peter Wiles y John Abra de la Universidad de Canterbury, Christchurch,
Nueva Zelandia descubrió pequeños rollos de átomos de carbón, que más tarde se
llamaron nano-tubos. Hoy día son importantes ladrillos de muchas
nano-tecnologías.
1981:
Gerd Binning y Heinrich Roherer en la IBM, desarrollaron el microscopio
electrónico de túnel de barrido (STM), que hizo posible ver átomos individuales
y más tarde, moverlos.
1985: Los
químicos Richard Smalley, Robert Cult y Harry Kroto, descubrieron el carbono
60, una molécula de carbono de forma de pelota de football de 0.7 nano-metros,
que hoy en día tiene muchos potenciales usos en nano-tecnología.
1986: El
ingeniero estadounidense Eric Drexler, publica su libro "Motores de la Creación: la próxima era de la
Nanotecnología” en la que describe una máquina nanotecnológica con capacidad de
autoreplicarse, en este contexto propuso el término de “plaga gris” para
referirse a lo que sucedería si un nanobot autoreplicante fuera liberado
al ambiente.
1987:
Donald Cram, Charles Petersen y Jean-Marie Lehn, ganaron el premio Nobel por su
trabajo en química supra-molecular, dando las bases para el auto-ensamblaje
molecular.
1990: Don
Eigler y Erhard Schweiz en la IBM, usaron el microscopio de túnel de barrido
(STM) para escribir el nombre de la compañía IBM, usando 35 átomos de Zenón.
1993: Nano-partículas semiconductoras emiten luz en paquetes cuánticos, que se pueden unir a moléculas en el cuerpo para ayudar a los médicos a ubicar enfermedades. Ellas fueron preparadas por químicos del Massachusetts Institute of Technology.
1993: Nano-partículas semiconductoras emiten luz en paquetes cuánticos, que se pueden unir a moléculas en el cuerpo para ayudar a los médicos a ubicar enfermedades. Ellas fueron preparadas por químicos del Massachusetts Institute of Technology.
1997: Los
ingenieros de la US Company Lucent Technologies en New Jersey, construyen un
transistor de silicón de 60 nano-metros de ancho.
2000:
Investigadores de la Universidad de Cornell, extraen de una célula un motor
bio-molecular de 80 nano-metros de ancho y le agregan un rotor de metal para
crear un motor nano-mecánico.
2001:
Investigadores de la IBM en Nueva York y de la Universidad de Delft en Holanda
construyen un circuito lógico usando nano-tubos de carbón.
2003: El
gobierno de Inglaterra encarga a una comisión que prepare un informe acerca de
las repercusiones sociales, éticas y experimentales acerca de los efectos de la
nano-tecnología.
2004: El
jugador de tenis Roger Federer, gana el campeonato de Wimbledon usando una
raqueta reforzada por nano-tubos de carbón.
2005:
Estimaciones de la National Science Foundation de los Estados Unidos cree que
para este año el mercado de la nano-tecnología alcanzaría a un trillón de
dólares.
Con
todos estos avances han surgido nuevas ciencias, por ejemplo, la Ingeniería Genética que hoy en día es discutida debido a
repercusiones como la clonación o la mejora de especies.
Aplicaciones de la Nanotecnología
La nanotecnología tiene aplicaciones en distintos campos como la Física, la Química, la Medicina, la Ingeniería y la Mecánica. El desarrollo en esta área permite la mejora de muchos productos y abre nuevas posibilidades. Por ejemplo, en el ámbito de la seguridad, la nanotecnología permite la elaboración de micro sensores, que se muestran más efectivos.
Medio Ambiente
Involucran el
desarrollo de materiales, energías y procesos no contaminantes, tratamiento de
aguas residuales, desalinización de agua, descontaminación de suelos,
tratamiento de residuos, reciclaje de sustancias, nano sensores para la
detección de sustancias químicas dañinas o gases tóxicos.
Energía
Mejora de los sistemas
de producción y almacenamiento de energía, en especial aquellas energías
limpias y renovables como la energía solar, o basadas en el Hidrógeno, además
de tecnologías que ayuden a reducir el consumo energético a través del
desarrollo de nuevos aislantes térmicos más eficientes basados en nano
materiales.
Medicina
Desarrollo de nano transportadores
de fármacos a lugares específicos del cuerpo, que pueden ser útiles en el
tratamiento del cáncer u otras enfermedades, biosensores moleculares con la
capacidad de detectar alguna sustancia de interés como glucosa o algún
biomarcador de alguna enfermedad, nanobots programados para reconocer y
destruir células tumorales o bien reparar algún tejido como el tejido óseo a
raíz de un fractura, nano partículas con propiedades antisépticas y
desinfectantes, etc.
Industria de Alimentos
Incluye aplicaciones
de nano sensores y nano chips útiles en el aseguramiento de la calidad y
seguridad del alimento, dispositivos que funcionen como nariz y lengua
electrónica, detección de frescura y vida útil de un alimento, detección de
microorganismos patógenos, aditivos, fármacos, metales pesados, toxinas y otros
contaminantes, desarrollo de Nano envases, Nano alimentos con propiedades
funcionales nutritivas y saludables, o con mejores propiedades organolépticas.
Textil
Desarrollo de tejidos
que repelen las manchas y no se ensucian y sean autolimpiables, anti olores,
incorporación de nano chips electrónicos que den la posibilidad de cambio de
color a las telas, o bien el control de la temperatura, estos últimos están
dentro de lo que se llama “tejidos inteligentes”
Construcción
Desarrollo de
Materiales (Nano materiales) más fuertes y ligeros, con mayor
resistencia, vidrios que repelen el polvo, humedad, pinturas con propiedades
especiales, materiales autorreparables, etc.
Electrónica
Desarrollo de
componentes electrónicos que permitan aumentar drásticamente la velocidad de
procesamiento en las computadoras, creación de semiconductores, nano cables
cuánticos, circuitos basados en Grafema o Nanotubos de Carbono.
Tecnologías de la comunicación
e informática
Desarrollo de sistemas
de almacenamiento de datos de mayor capacidad y menor tamaño, dispositivos de
visualización basados en materiales con mayor flexibilidad u otras propiedades
como transparencia que permitan crear pantallas flexibles y transparentes,
además el desarrollo de la computación cuántica.
Agricultura
Mejoras en
plaguicidas, herbicidas, fertilizantes, mejoramiento de suelos, nano sensores
en la detección de niveles de agua, Nitrógeno , agroquímicos, etc..
Ganadería
Desarrollo de Nano chips para
identificación de animales, Nano partículas para administrar vacunas o
fármacos, nano sensores para detectar microorganismos y enfermedades además de
sustancias tóxicas.
