Nanotecnologia

Nanomateriales

Los nanomateriales son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que un micrómetro en al menos una dimensión.1 A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el tamaño mínimo o máximo de un nanomaterial, algunos autores restringen su tamaño de 1 a 100 nm, una definición lógica situaría la nanoescala entre la microescala (1 micrómetro) y la escala atómica/molecular (alrededor de 0.2 nanómetros).

¿Qué son los nanomateriales?

La nanotecnología consiste en el diseño y la producción de objetos o estructuras muy pequeños, inferiores a 100 nanómetros (100 millonésimas de milímetro). Los nanomateriales son uno de los productos principales de las nanotecnologías, como partículas, tubos o fibras a nanoescala. Las nanopartículas generalmente se definen por ser menores de 100 nanómetros en al menos una dimensión.

A medida que la nanotecnología avanza, se van encontrando aplicaciones para los nanomateriales en el cuidado de la salud, la electrónica, los cosméticos, los textiles, la informática y la protección medioambiental.

Las propiedades de los nanomateriales no están siempre bien identificadas y requieren una valoración de los riesgos de posibles exposiciones que surjan durante su fabricación y uso.

Un aspecto único de la nanotecnología es la enorme razón de superficie a volumen presente en muchos materiales en nanoescala que propicia la aparición de nuevos efectos mecánico cuánticos, por ejemplo, el "efecto de tamaño de cuanto" en el que las propiedades electrónicas de los sólidos se ve alterada con una gran reducción en el tamaño de las partículas. Este efecto no tiene importancia al ir de macro a micro dimensiones. Sin embargo, se vuelve dominante cuando la nanoescala es alcanzada. Además, varias propiedades físicas cambian cuando se compara con sistemas macroscópicos. Las nuevas propiedades de los nanomateriales es el sujeto de la investigación nanomecánica. Sus actividades catalíticas revelan novedosas propiedades en la interacción con biomateriales.

La nanotecnología puede ser imaginada como la extensión de las disciplinas tradicionales hacia la consideración explícita de las mencionadas propiedades. Además, las disciplinas tradicionales pueden ser reinterpretadas como aplicaciones específicas de nanotecnología. Esta reciprocidad dinámica de ideas y conceptos contribuye a la comprensión moderna del campo. Ampliamente hablando, la nanotecnología es la síntesis y aplicación de ideas provenientes de la ciencia y la ingeniería hacia la comprensión y producción de materiales y dispositivos novedosos.

Los materiales reducidos a la nanoescala pueden súbitamente mostrar propiedades muy diferentes a las que exhiben en una macroescala, posibilitando aplicaciones únicas. Por ejemplo, sustancias opacas se vuelven transparentes (cobre); materiales inertes se transforman en catalizadores (platino); materiales estables se transforman en combustibles (aluminio); sólidos se vuelven líquidos a temperatura ambiente (oro); aislantes se vuelven conductores (silicona). Materiales como el oro, que es químicamente inerte en escalas normales, pueden servir como catalizadores a nanoescalas. Mucha de la fascinación que produce la nanotecnología proviene de estos peculiares fenómenos cuánticos y de superficie que la materia exhibe en nanoescala.

Partículas de polvo de tamaño nanométrico (también llamadas nanopartículas) son potencialmente importantes en la cerámica y la pulvimetalurgia, el logro de nanoporosidad uniforme y otras aplicaciones similares. La fuerte tendencia de pequeñas partículas de formar grupos es un serio problema tecnológico que impide tales aplicaciones. Sin embargo, algunos dispersores como el citrato de amoníaco (acuoso) y el alcohol oleico (no acuoso) son aditivos prometedores para la desaglomeración.Son materiales a nanoescala. Materiales con características estructurales de una dimensión entre 1-100 nanómetros.

Los nanomateriales pueden ser subdivididos en nanopartículas, nanocapas y nanocompuestos. El enfoque de los nanomateriales es una aproximación desde abajo hacia arriba a las estructuras y efectos funcionales de forma que la construcción de bloques de materiales son diseñados y ensamblados de forma controlada.

Un reciente informe de Small Times predice un fuerte crecimiento de los denominados nanomateriales. En el mismo se comentan los diferentes tipos existentes en la actualidad (tales como las nanoarcillas para reforzar plásticos) o los nanotubos de carbono para agregar conductividad a varios materiales.

Muchos de estos avances los están llevando a cabo empresas norteamericanas pequeñas y medianas en colaboración con empresas líderes.

Existen tres categorías básicas de nanomateriales desde el punto de vista comercial y desarrollo: óxidos metálicos, nanoarcillas y nanotubos de carbono. Los que más han avanzado desde el punto de vista comercial son las nanopartículas de óxido metálica

¿Cómo se pueden identificar los nanomateriales?

La descripción de un nanomaterial debe incluir el tamaño medio de sus partículas, teniendo en cuenta la agrupación y el tamaño de las partículas individuales y una descripción de la distribución por tamaño de las partículas (el rango de las partículas presentes en la preparación, desde la más pequeña a la mayor).

Las valoraciones detalladas pueden incluir la siguiente información:

1. Propiedades físicas:

Tamaño, forma, superficie específica y proporción entre anchura y altura

Si se adhieren unas a otras

Distribución según el tamaño

Lisura o rugosidad de su superficie

Estructura, incluida la estructura de cristal y cualquier defecto de cristal

Su capacidad para disolverse

2. Propiedades químicas:

Estructura molecular

Composición, incluida su pureza y cualquier aditivo o impureza conocidos

si se encuentran en estado sólido, liquido o gas

Química de superficie

Atracción de moléculas de agua y de aceites o grasas

Existen diversas técnicas para rastrear nanopartículas y se están desarrollando otras nuevas. También se están desarrollando métodos realistas de prepraración de nanomateriales para probar sus posibles efectos en sistemas biológicos.

¿Cómo se puede medir la exposición a nanomateriales?

Los métodos de medición que se deben utilizar dependen del tipo de exposición. Los métodos más fiables son aquellos para las partículas en el aire. El contacto con sólidos y líquidos puede ser un factor a tener en cuenta, especialmente en los productos de consumidor.

Las técnicas actuales para evaluar la exposición a nanopartículas son

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