NANOTECNOLOGIA

Introducción

La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al un nivel de nano escala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman.

La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta:

La nano tecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.

NANOTECNOLOGÍA: ACTUALIDAD Y FUTURO

INTRODUCCIÓN

El prefijo "nano" hace referencia a la milésima parte de una micra, que es la milésima parte de un milímetro. El espesor de un pelo humano es de unas 60 a 120 micras. La nanotecnología puede definirse como el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. El control a nano escala supone la habilidad de fabricar productos y construir máquinas con precisión atómica. Fabricar a escala "nano" significa poder acceder y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. De esta forma, la nanotecnología aborda directamente la posibilidad de diseñar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas.

Las propiedades de los materiales dependen de cómo están ordenados los átomos que los constituyen. Según se configuren los átomos de carbono podemos tener carbón o diamante. Además, cuando se manipula la materia a la escala de átomos y moléculas se ponen de manifiesto fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Los efectos cuánticos cobran especial relevancia. Piezas de un material de tamaño nano métrico pueden presentar propiedades completamente diferentes a las de mayor tamaño. Por ejemplo, si partiendo de una lámina de aluminio extraemos pequeños pedacitos, éstos seguirán comportándose como el aluminio aunque sean muy pequeños, de tamaño de milímetros. No obstante, las piezas de aluminio del orden de nanómetros presentan propiedades completamente diferentes: son muy inestables y explotan con facilidad. Por lo tanto, la nanotecnología puede conducir a la fabricación de nuevos materiales, aparatos y sistemas con propiedades únicas que no pueden obtenerse con las tecnologías actuales de procesado de materiales y fabricación. Se ha comparado la revolución nanotecnológica que comienza en la actualidad a la que se produjo con la introducción de los plásticos en la industria en los años 60. Los plásticos cambiaron en gran medida la sociedad de aquellos tiempos, y hoy día los encontramos por todas partes: en aparatos domésticos, piezas de automóviles, contenedores de alimentos, en construcción, instrumentación biomédica, etc. Se predice que los avances nanotecnológicos tendrán un protagonismo similar en nuestra sociedad del conocimiento, promoviendo multitud de desarrollos con gran repercusión empresarial y social.

Los tres grandes sectores en nanotecnología que hasta el momento han despertado mayor interés son la nano electrónica, la nano biotecnología y los nano materiales.

La nano electrónica persigue fabricar dispositivos electrónicos y ordenadores a escalas diminutas.

La disminución del tamaño de los dispositivos electrónicos va habitualmente unida a un aumento de su velocidad de operación, y a una disminución de su coste. Hemos sido testigos de cómo los chips de los ordenadores se han ido fabricando cada vez más pequeños.

No obstante, en la actualidad, una disminución mayor de los dispositivos supone su fabricación a escala nano métrica, y a esta escala, su comportamiento deja de ser el habitual.

No es, pues, plausible continuar simplemente reduciendo el tamaño: obtendríamos a lo más un dispositivo diminuto que no funcionaría. Es preciso buscar otras vías, otras opciones. Se plantea como posibilidad el desarrollo de la electrónica molecular, que consiste en el uso de moléculas individuales o pequeñas agrupaciones de éstas (nano estructuras moleculares) tanto para almacenamiento de información como para computación.

La nano biotecnología combina la ingeniería a nano escala con la biología para manipular sistemas vivos o para fabricar materiales de inspiración biológica a nivel molecular. El objetivo radica en preparar mejores medicinas, sensores de diagnóstico más especializados, mejores materiales para implantes quirúrgicos. Se conciben pequeños instrumentos, nano máquinas, capaces de viajar disueltos en sangre en el interior del cuerpo humano y acceder a las células individuales para diagnosticar su estado y facilitar su tratamiento, o capaces de examinar y limpiar una pieza dental.

Nano robots dirigidos por control remoto podrían examinar y limpiar una pieza dental. Los nanos robots se han dibujado a 1000 aumentos para facilitar su visualización. Respecto al desarrollo de nano materiales, se trata de controlar con toda precisión la morfología a dimensiones nano escalares y posibilitar así la fabricación de nuevos materiales con nuevas propiedades. En todos estos ámbitos las ideas subyacentes a la aplicación de nanotecnología tienen mucho en común, y se utilizan los mismos métodos para medir y manipular estructuras ultra diminutas, como son, por ejemplo, los microscopios con resolución nano escalar.

NANO FABRICACIÓN

La nanotecnología consiste en manipular la materia a escala atómica y molecular para crear nuevos materiales y procesos. La fabricación de nano dispositivos puede plantearse siguiendo dos tipos de procedimientos: el top-Down (empezar por arriba e ir bajando) y el bottom-up (empezar por abajo e ir subiendo).

En los procesos de fabricación top-Down, el punto de partida es una pieza de material de tamaño macroscópico que por maquinado, o siguiendo los métodos apropiados, se va reduciendo al tamaño deseado. Este procedimiento es el que se sigue actualmente para la fabricación de circuitos integrados. Las técnicas de ingeniería de precisión y litografía en materiales semiconductores están extremadamente desarrolladas.

En los procesos de fabricación "bottom-up" el objetivo es construir nano máquinas átomo a átomo o molécula a molécula. Aquí entran

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