Nanotecnologia

NANOTECNOLOGÍA

Definición

La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.

¿Cuáles son sus objetivos?

Nos interesa, más que su concepto, lo que representa potencialmente dentro del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la industria, la medicina (nanomedicina), etc.

La nanotecnología tiene tres objetivos fundamentales, los cuales son:

1. Colocar cada átomo en el lugar adecuado.

2. Conseguir que casi cualquier estructura sea consistente con las leyes de la física y la química que podemos especificar y describir a nivel atómico.

3. Lograr que los costes de fabricación no excedan, ampliamente, el coste de las materias primeras y la energía empleadas en el proceso.

Conceptos fundamentales

La nanotecnología es la ingeniería de sistemas funcionales a escala molecular. Esto cubre tanto el actual trabajo como conceptos que son más avanzados. En su sentido original, la nanotecnología se refiere a la habilidad proyectada para construir elementos desde lo más pequeño a lo más grande, usando técnicas y herramientas, que actualmente están siendo desarrolladas, para construir productos completos de alto desempeño.

Un nanómetro (nm) es la mil millonésima parte, o 10−9, de un metro. Por comparación, los típicos largos de enlaces carbono-carbono, o el espacio entre estos átomos en una molécula, están alrededor de los 0,12–0,15 nm y la doble hélice de un ADN tiene un diámetro de alrededor de 2 nm. Por otra parte, la forma de vida célular más pequeña, la bacteria del género Mycoplasma, tienen alrededor de 200 nm de largo. Por convención, la nanotecnología es medida en el rango de escala de entre 1 a 100 nm de acuerdo a la definición usada por la Iniciativa Nanotecnológica Nacional en Estados Unidos. El límite inferior está dado por el tamaño de los átomos (el hidrógeno tiene los átomos más pequeños, que tienen un diámetro aproximado de un cuarto de nm) dado que la nanotecnología debe fabricar sus dispositivos a partir de átomos y moléculas. El límite superior es más o menos arbitrario pero se encuentra alrededor del tamaño en que fenómenos que no pueden ser observados en estructuras más grandes comienzan a ser aparentes y pueden ser usados en el nanodispositivo. Estos nuevos fenómenos hacen que la nanotecnología sea distinta de los dispositivos que son meramente versiones miniaturizadas de un dispositivo macroscópico equivalente; tales dispositivos se encuentran a una escala más grande y caen bajo la descripción de microtecnología.

Para poner la escala en otro contexto, el tamaño comparativo de un nanómetro a un metro es lo mismo que el de una roca al tamaño de la Tierra. Otra forma de ponerlo: un nanómetro es la cantidad en que la barba de un hombre promedio crece en el tiempo al que a este le toma levanta la afeitadora a su cara.

La inversión en nanotecnología

Varios países cuyas economías están atravesando un pleno desarrollo económico, invierten considerables sumas económicas y mano de obra especializada en investigar las potenciales aplicaciones de la nanotecnología. Como se menciona anteriormente, la nanomedicina presenta tentadoras oportunidades al ser humano, especialmente cuando se considera que podría mejorar diversas prácticas y procedimientos, tales como los diagnósticos, las curaciones, la administración de medicamentos y las cirugías.

A nivel mundial, el número de laboratorios que destina importantes porcentajes a la investigación de este tipo de tecnología ronda los cuarenta. Por otro lado, alrededor de trescientas compañías llevan el prefijo nano en sus nombres, aunque esto no se refleje en las ofertas de productos disponibles en el mercado.

Con respecto a la informática, se sabe que colosos de la talla de IBM, Intel y NEC, entre otros, invierten sumas millonarias año a año en sus departamentos de Investigación y Desarrollo, lo cual repercute en las características de los componentes que fabrican. Asimismo, los gobiernos de los países más desarrollados muestran mucho interés en la nanotecnología, y sus apuestas monetarias superan por decenas las que pueden realizar las empresas recién mencionadas.

Nanomateriales

El campo de los nanomateriales incluye los subcampos que desarrollan o estudian los materiales que tienen propiedades únicas que surgen de sus dimensiones a nanoescala.

 La ciencia de Interfaz y coloide ha identificado muchos materiales que pueden ser útiles en la nanotecnología, tales como los nanotubos de carbono y otros fullerenos, y varias nanopartículas y nanoroides. Los nanomateriales con rápido transporte de iones también están relacionados a la nanoiónica y a la nanoelectrónica.

 Los materiales a nanoescala también puede ser usados para aplicaciones en volumen; la mayoría de las aplicaciones comerciales actuales de la nanotecnología son de este tipo.

 Se ha realizado progreso en la utilización de estos materiales para aplicaciones médicas.

 Los materiales a nanoescala tales como los nanopilarres algunas veces son usados en las celdas solares para bajar los costos de las celdas solares de silicio tradicionales.

 El desarrollo de aplicaciones que incorporan nanopartículas semiconductoras que serán usadas en la siguiente generación de productos, tales como tecnología de pantallas, iluminación, celdas solares e imágenes biológicas.

• Nanotubo

Nanotubos de carbono.

En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono.

Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí misma. Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna. Estos estan conformados como si los extremos de un folio se uniesen por sus

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