Discusión:Nanotecnología

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Posible esquema:

Definición:

La nanotecnología es el campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de materiales a escala menor de un micrómetro (lo que serían mil nanómetros).

Se trata de un campo multidisciplinar, ya que está definido por el tamaño de los materiales con los que trabaja, no por el origen origen de los mismos ni por las técnicas utilizadas.

Nanociencia vs. nanotecnología:

Actualmente apenas existe tecnología "nano", aún nos encontramos en la fase de la nanociencia, que consiste en "ver" objetos de tamaño nano y comprender su modo de funcionar. Aún no manipulamos el nano con la habilidad suficiente, por lo que no puede hablarse con propiedad de una ciencia aplicada.

Por ejemplo, en la Universidad Autónoma de Madrid, un becario tarda dos horas en ensamblar 9 moléculas para dibujar una cara sonriente. El coste y el tiempo empleado en esta actividad no son asumibles para producir una tecnología que pueda ser implantada a nivel general.

Esto no quiere decir que la nanotecnología sea enteramente ciencia ficción en la actualidad. Existen muchos productos nano en el mercado y podemos hablar incluso de nanomáquinas naturales, los virus: ya que no se consideran seres vivos, estos ensamblados de proteínas resultan poseer la tecnología que intentamos imitar, comprendiendo en un tamaño de 30 nanometros los mecanismos necesarios para realizar hasta 50 funciones diferentes.

Historia:

Románticamente, se atribuye a James Clerk Maxwell el uso de los conceptos de nanotecnología que implicarían la manipulación individual a nivel molecular, en su famoso experimento mental de la paradoja de Maxwell (1867), cuyo demonio imaginario sería capaz de abrir o cerrar una diminuta puerta y aparentemente violar el segundo principio de la termodinámica.

Richard Adolf Zsigmondy (1865-1929) fue el primero en utilizar explícitamente el término nanómetro, definido como la millonésima parte de un milímetro y fue así mismo el primero en realizar observaciones y medidas en esta escala gracias al desarrollo del ultramicroscopio, motivo en parte por el que recibió el premio Nobel en 1925.

Sin embargo, el verdadero comienzo intelectual en este área fue obra de Richard Feynman, quien el 29 de diciembre de 1959 dio una conferencia en el Caltech titulada There's Plenty of Room at the Bottom ("Al fondo hay sitio", publicada en 1960) donde señalaba que no hay ninguna ley que nos impida mover átomos uno a uno para construir los materiales que queramos, mejores incluso que los existentes en la naturaleza. El único impedimento, se lamentaba, es que somos unos "manazas", en el sentido de que los átomos son demasiado pequeños para manejarlos con la tecnología de entonces. Feynman conseguiría el premio Nobel de física por sus trabajos en el campo de la electrodinámica cuántica, un campo muy relacionado con los logros posteriores en nanociencia.

Así, el laboratorio de investigación de IBM en Zurich (Gerd Binnig y Heinrich Rohrer) consiguió también el Nobel de física, en 1986, por la construcción del microscopio de efecto túnel (en 1981), herramienta que revolucionó este área de la ciencia al posibilitar por primera vez el poder ver estructuras de tamaño "nano". El propio microscopio de efecto túnel se convirtió en una herramienta para manipular a esta escala, dando comienzo a la tecnología nano.

El microscopio de efecto túnel tiene la limitación de que requiere de materiales conductores para funcionar, es decir, metales, dado que se base en la medición de intensidades de corriente. Actualmente, se ha desarrollado otro tipo de microscopio, mejor, llamado AFM (microscopio de fuerzas atómicas) que permite "ver" no sólo átomos metálicos, sino cualquier tipo de átomo.

Efecto túnel:

El microscopio de efecto túnel o STM (Scanning Tunneling Microscope) permite modelizar superficies a escala atómica. No se trata de un microscopio óptico, no hay ninguna imagen que se amplie, sino que una punta rastreadora topografía la superficie a observar y mediante una interfaz gráfica los datos optenidos son visualizados en un ordenador como una imagen generada.

Basa su funcionamiento en el denominado efecto túnel, un efecto cuántico, que se da en distancias menores a la milmillonésima parte de un metro. Se basa en la medida de pequeñísmas intensidades de corriente generadas por la nube de probabilidad de los electrones.

El microscopio en sí es en realidad un circuito eléctrico en el que está incluida la muestra y la punta de medida (generalmente de wolframio). Por esto, las muestras deben ser materiales conductores.

La punta no toca la muestra, sino que se queda a un pequeña distancia (del orden de un par de átomos), rastreando esta corriente de túnel. La punta desciende cuando la superficie desciende y estos pequeños movimientos son registrados por un dispositivo piezoeléctrico con precisiones que pueden llegar a los 0.05 nm.

Nanotecnología en la actualidad:

No obstante, los nanoproductos son cada vez más habituales. Ejemplos:

Acciona está poniendo en las autopistas españolas pilas de fibra de carbono reforzadas con nanotubos de carbono en sustitución de las pilas de hormigón armado. El coste de la pila es muy superior, debido a los nanotubos de carbono, pero se compensa por el reducido coste de transporte, ya que las pilas de carbono son mucho más ligeras.

Confirma esto (fuente y tal...), que no me lo creo. --Vendetta 10:02 27 nov, 2009 (CET)

Lo he mirado yo y he encontrado esta noticia. Parece más algo muy experimental, así que propongo un redactado más tipo "Acciona ha colocado"; "está poniendo" da una sensación de continuidad que no es cierta.

Por cierto, se mencionan nanomateriales que mejoran velocidades de fraguado y que, personalmente, me parecen más interesantes ya que son modificaciones de técnicas existentes (aditivos en hormigón) más fáciles de aplicar que nuevas técnicas (construcción con nuevos materiales y tecnologías). --Vendetta 10:22 27 nov, 2009 (CET)

En España se patenta se investiga sobre todo en aplicaciones energéticas: mejores materiales conductores, o micropilas.

Muchos productos de cosmética utilizan materiales nano para que sirvan de envoltura porosa a sus fármacos. Esto posibilita una mejor absorción y un efecto prolongado en el tiempo. El índigo (añil) azteca, sin quererlo, utilizaba este mismo principio: el pigmento quedaba envuelto en una matriz poroso (arcilloso) que ha permitido que este añil se conserve en el tiempo cuando el resto de pigmentos han casi desaparecido. También se utiliza en dentífricos, para encapsular el flúor. La matriz nano se pega al esmalte, permitiendo que el flúor protector se vaya desprendiendo ene l tiempo, prolongando la acción protectora.

Entre los materiales, es muy conocido el nanotubo de carbono, que podría ser el material que permitiese construir el ascensor espacial.

Actualmente se habla del grafeno, una lámina de grafito que puede servir como plantilla para aplicaciones con electricidad.

Los nanotubos y el grafeno son una de las posibles alternativas al silicio, cuando este alcance el nivel máximo de miniaturización. Actualmente, algunos ¿transistores? de silicio tiene el tamaño de ¿30? nanometros. Otras posibilidades serían utilizar moléculas como la ¿tiamina? del ADN, que es conductora de la electricidad.

No obstante, al nanotec está en una fase muy primitiva. Aún no se ha conseguido materiales artificiales que se autoensamblen (como el ADN) ni mucho menos que se autorepliquen.

Nanotecnología en la ciencia ficción:

Como armamento:

En Cowboy Beebop, la película, un terrorista usa nanomáquinas formadas con proteínas que se unen para simular ser leucocitos. Al activarse, el falso leucocito se descompone en las nano que se empiezan a multiplicar utilizando como materia las proteínas del cuerpo humano. Al finalizar su programa, se descomponen en las proteínas que las forman, con lo que su rastro es indetectable. Se propagan por el aire si van introducidas en un aerosol, o a través del contacto de líquidos (sangre). En la película se insinúa una propagación a través del aire, pero no queda justificada por el resto de detalles. Cuando las nano se introducen en el cerebro, a través del torrente sanguíneo, producen alucinaciones visuales, luces que son interpretadas como mariposas.

Inicialmente estaban concebidas como una terapia contra el cáncer: las nano "desmontaban" las células cancerosas para construir copias.

--Venom 09:21 27 nov, 2009 (CET)