TABLA DE CONTENIDO
Titulo: Nanotecnología.
o Introducción.
o Marco teórico.
I. ¿Qué es la nanotecnología?
a) Definición.
b) Situación actual de la nanotecnología.
II. Panorama mundial.
a) Nanotecnología en México.
i) La nanotecnología y los materiales de construcción.
III. Nanofabricación.
a) Nanomateriales
b) Nanodispositivos.
c) Nanomáquinas.
IV. Aplicaciones de la nanotecnología.
a) Ventajas de la nanotecnología.
b) Desventajas de la nanotecnología.
c) La nanotecnología y la energía solar.
d) La nanotecnología y los materiales de construcción.
V. Conclusión.
VI.Referencias.
NANOTECNOLOGÍA: LA REVOLUCIÓN INVISIBLE
La nanotecnología una nueva ciencia que se ha generado para transformar el mundo, 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. Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas que impactan de forma impresionante en ciencias y técnicas anteriormente utilizadas. Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas, aunque aún falta investigar más sobre las repercusiones de esta nueva tecnología en el medio ambiente y en sus aplicaciones.
Los conocimientos actuales sobre este tema provienen de avances en los campos de la química, física, ciencias de la vida, medicina e ingeniería. Existen diversas áreas en las que la nanotecnología está en proceso de desarrollo o incluso en fase de aplicación práctica, es muy importante en todas y cada una de las diversas disciplinas mantenerse actualizadas, razón por la cual la nanotecnología surge como necesidad ofreciendo múltiples beneficios.
La nanotecnología se encuentra aún en una etapa temprana de investigación y desarrollo, en la que la mayoría de investigaciones e inversiones están dirigidas a la resolución de problemas actuales. Veamos como la nanotecnología ha impactado en ciertas disciplinas:
En la ciencia de los materiales, las nanopartículas permiten la fabricación de productos con propiedades mecánicas nuevas, incluso en términos de superficie de rozamiento, de resistencia al desgaste y de adherencia.
En biología y medicina, los nanomateriales se emplean en la mejora del diseño de fármacos y su administración dirigida. También se trabaja en el desarrollo de nanomateriales para instrumental y equipos analíticos. Se ha facilitado principalmente el campo de la medicina con la implementación de nuevos dispositivos que facilitan diagnósticos de forma más rápida, efectiva y representando un menor costo.
Productos de consumo tales como cosméticos, protectores solares, fibras, textiles, tintes y pinturas ya incorporan nanopartículas, algo que resulta sumamente interesante en cuanto al efecto que estas tienen en los consumidores.
En el campo de la ingeniería electrónica, las nanotecnologías se emplean, por ejemplo, en el diseño de dispositivos de almacenamiento de datos de menor tamaño, más rápidos y con un menor consumo de energía.
Los instrumentos ópticos, tales como los microscopios, también se han beneficiado de los avances de la nanotecnología.
Se ha mostrado como la nanotecnología y su aplicación ha impactado de manera importante la vida de muchas personas.
Panorama mundial.
La infraestructura para desarrollar investigación en las diversas áreas de la nanotecnología, se detectaron en el país (México) 157 laboratorios y 17 plantas piloto distribuidores en diferentes instituciones donde se desarrollan 340 líneas de investigación relacionadas con esta disciplina (IIM-UNAM, IMP, IPICYT, CIQA, CIMAV y CINAM).
Nanotecnología en México.
Continuemos con el tema de nanotecnología en México, en donde todavía no existe un plan bien definido de investigación o iniciativa nacional en donde se pretenda abordar este tema.
Se considera la nanotecnología como una área de desarrollo estratégico, es decir, una puerta hacia nuevas tecnologías para generar competencia con otros países, aunque no se han aplicado estrategias como tal, pero se pretende: potenciar la productividad y economía de la sociedad mexicana para lo que se busca generar estrategias y programas de posible aplicación, para la nueva generación de empleo y también generación de conocimiento.
Lamentablemente la ausencia de iniciativa nacional indujo a los investigadores a aportar ideas y desarrollarse en programas internacionales. Algunas de las redes en las que participan investigadores mexicanos son: Red Internacional de Nanociencia y Nanotecnología (Red INN), Red Nacional de Nanociencia y Nanotecnología, Red Latinoamericana de Nanotecnología y Sociedad (ReLANS). Resulta muy interesante analizar esta información porque se puede observar la inconsistencia de México, existiendo abúndate campo de investigación y personas con la capacidad de desarrollarse extraordinariamente, no se brinda el apoyo sufieciente.
Nanofabricación.
La nanotecnología como sabemos consiste en manipular la materia a escala atómica y molecular para crear nuevos materiales y procesos. La fabricación de nanodispositivos 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 nanomáquinas átomo a átomo o molécula a molécula. Aquí entran en juego las técnicas de síntesis química molecular y el ensamblaje de moléculas o nanopartículas.
Nanodispositivos.
Es evidente el impacto de la nanotecnología en la medicina. El desarrollo de nuevas herramientas para combatir microorganismos muestra lo prometedor de los avances en este campo. La fabricación de nanodispositivos inteligentes permitiría el diagnóstico temprano de lesiones celulares así como acceder a terapéuticas de alta efectividad y especificidad, que incluyen el control y reparación del ADN.
Nanomáquinas.
La nanotecnología intenta minimizar la fabricación con un potencial ahorro de costos, materias primas, energía, etc. De aquí que se pretende aparezca una nueva generación de máquinas según sus átomos. Algunas de esta nueva generación de máquinas tendrán un gran impacto potencial en relación con la salud, prevención de enfermedades, etc. Las nanopartículas permiten la creación de superficies y sistemas más fuertes, ligeros, limpios e “inteligentes”. En la actualidad se utilizan en la producción de lentes irrayables, pinturas antigrietas, revestimientos antigrafiti para muros, protectores solares transparentes, etc. Las nanopartícula pueden servir para aumentar la seguridad de los automóviles, por ejemplo mejorando la adherencia de los neumáticos, la rigidez del chasis o eliminando los deslumbramientos y empañamientos en los cristales y cuadros de mandos.
También pueden mejorar la seguridad de los alimentos y su embalaje, a través de nanomáquinas.
Aplicaciones de la nanotecnología.
Ventajas de la nanotecnología.
El uso de la Nanotecnología molecular (MNT) en los procesos de producción y fabricación podría resolver muchos del los problemas actuales. Por ejemplo:
o La escasez de agua es un problema serio y creciente. La mayor parte del consumo de agua se utiliza en los sistemas de producción y agricultura, algo que la fabricación de productos mediante la fabricación molecular podría transformar.
o Las enfermedades infecciosas causan problemas en muchas partes del mundo. Productos sencillos como tubos, filtros y redes de agentes infecciosos podrían reducir este problema.
o La información y la comunicación son herramientas útiles, pero en muchos casos no existen aun, con la aplicación de nanotecnología resultaría más fácil la adquisición de ordenadores por su bajo costo.
o Muchos sitios todavía carecen de energía eléctrica. Pero la construcción eficiente y accesible de estructuras ligeras y fuertes, equipos eléctricos y aparatos para almacenar la energía permitiría el uso de energía solar como fuente primaria y abundante de energía.
o Muchas zonas del mundo no pueden montar de forma rápida una infraestructura de fabricación a nivel de los países más desarrollados. La fabricación molecular puede ser autosuficiente y limpia: una sola caja o una sola maleta podría contener todo lo necesario para llevar a cabo la revolución industrial.
o Con la nanotecnológica molecular se pueden fabricar equipos de fácil acceso, económico y avanzado para la investigación médica y sanidad, haciendo mucho mayor la disponibilidad de medicinas más avanzadas.
Desventajas de la nanotecnología.
La nanotecnología presenta múltiples beneficios, pero también presenta ciertas desventajas:
Importantes cambios en la estructura de la sociedad y el sistema político.
o La potencia de la nanotecnología podría ser la causa de una nueva carrera de armamentos entre países competidores. La producción de armas y aparatos de espionaje podría tener un costo mucho más bajo que el actual siendo además los productos más pequeños, potentes y numerosos, por lo que es fácil imaginar los daños que esto generaría.
o La producción poco costosa y la duplicidad de diseños podría generar importantes cambios en la economía de los países aún cuando no estén en total desarrollo.
o Analizando que con el fácil acceso a nuevas tecnologías, ahora si la mayor parte de la población podrá acceder a estos productos, sin embargo, la sobre explotación de productos baratos podría causar importantes daños al medio ambiente.
o El intento por parte de la administración de controlar estos y otros riesgos podría llevar a la aprobación de una normativa excesivamente rígida que, a su vez, crease una demanda para un mercado negro que sería tan peligroso como imparable porque sería muy fácil traficar con productos pequeños y muy peligrosos como las nanofábricas.
La nanotecnología y la energía solar.
En la actualidad, la mayor fuente de energía se deriva de la quema de carburantes que contienen carbón. Este proceso suele ser poco eficiente, no renovable y además conlleva efectos secundarios nocivos para el medio ambiente. La energía solar supondría una alternativa factible de energía en muchas zonas del mundo si el coste de su producción y los terrenos necesarios para generarla fueran lo suficientemente económicos y los sistemas de almacenamiento suficientemente eficaces. Sistemas de detección solar pueden beneficiarse de ordenadores de bajo costo y actuadores compactos, aquí es donde interviene la nanotecnología como alternativa de solución ante un problema muy general, a través de un dispositivo es posible aplicar y obtener buenos resultados.
Se están estudiando nuevos materiales plásticos con nanopartículas especiales (puntos cuánticos) que permiten la conversión de energía solar en eléctrica con sensibilidad al infrarrojo y eficiencia mejorada. Mientras que en la actualidad, las mejores células solares plásticas pueden convertir solamente cerca del seis por ciento de la energía del sol en energía utilizable, se ha propuesto recientemente un material que en película podría capturar hasta el 30%. Resulta muy interesante esta información, por los problemas ambientales que estamos enfrentando y con la aplicación de nuevas tecnologías, mas aún si son de fácil acceso, resultaría oportuno aplicarlas.
La nanotecnología y los materiales de construcción.
La nanotecnología también puede aportar mejoras a la construcción de carreteras, puentes y edificios. Se prevé que la aplicación de la nanotecnología en las carreteras y la construcción permitirá identificar y reparar de forma automática, sin intervención humana, brechas y agujeros en el asfalto o en el hormigón. La adición de nanopartículas al hormigón puede permitir controlar su porosidad. Reforzando al hormigón con nanotubos de carbono puede incrementarse su resistencia y evitar la propagación de grietas.
Conclusión.
Si hace diez años alguien nos hubiese dicho que íbamos a poder comprar un teléfono móvil, no más grande que la palma de nuestra mano, que no sólo sirviera para hablar, sino que también para sacar fotos y, además, para enviarlas de inmediato a un amigo en cualquier parte del mundo, seguramente hubiésemospensado que esa persona estaba loca y quelo que nos relataba lo había sacado de una película de ciencia ficción.
Hoy eso es una realidad y, efectivamente, los teléfonos celulares, así como los computadores, son cada vez más pequeños y más eficientes. Parece ser que el hombre se cansó de investigar lo macro que lo rodea y desvió su mirada hacia lo micro e incluso hacia lo nano. Es así como desde ese momento, y provistos de microscopios cada vez más precisos y potentes, los científicos nos develaron un mundo nuevo y desconocido que nuestros ojos no alcanzaban a ver.
Si bien el descubrimiento del mundo microscópico tuvo innumerables consecuencias positivas en la vida del ser humano, nada parece detener a los investigadores.
Las potenciales aplicaciones de esta nueva área de la investigación científica son muy amplias. Parece increíble, pero la nanotecnología, algo tan diminuto, promete lo que muchos alguna vez soñaron. Efectivamente, mediante la fabricación molecular se podrían resolver dificultades tan serias como la escasez de agua.
Es así como la nanotecnología es, por ahora, más bien una nanociencia, donde quienes se dedican a su estudio y desarrollo aún buscan dar con la manera de manipular y controlar la materia en una escala que el ojo humano no puede discernir, la escala de los nanómetros. Pero esto no quiere decir que no convivamos diariamente con alguna de sus aplicaciones y que aunque no todo es favorable en cuanto a este tema, bien cabe mencionar lo importante que resulta en nuestra vida cotidiana.
Referencias.
o Charles P. (2007). Introducción a la nanotecnología. Barcelona: Reverté.
o Serena P. (2010). La nanotecnología. Madrid: CSIC
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