05 agosto 2009

Nanotecnología-I

Cuando Don Hilarión, un cómico personaje de nuestro castizo español género musical, la Zarzuela, en la obra “La Verbena de la Paloma” de Carlos Arniches dijo:

"Hoy las ciencias adelantan que es una barbaridad"

no sabemos si se trataba de una comentario a su actualidad o una predicción futura.

Y así están las cosas. La CIENCIA, para la mayoría de los mortales de a pié es un campo en que otros trabajan, que nos sirve en nuestra vida diaria pero... en la que no profundizamos y de la que ignoramos sus profundas raíces e incluso sus tendencias.

No es de extrañar que haya teorías que sean, por su complejidad, absolutamente incomprensibles para cualquiera no ducho en ciencias: relatividad, mecanocuántica, química... teorías con decenas de años de existencia.

La revolución industrial propició una mayor revolución: la Científico-Tecnológica. Como ejemplo sirva el hecho de que hace pocos años yo habría escrito este articulo con mi lápiz o pluma preferidos y ahora lo estoy haciendo con un ordenador portátil con la última distro de Linux, con música de fonfo de Smetana en formato mp3, chateando con los amigos y viéndoles con la webcam.

Me imagino la escena tratando de explicar a mi abuelo todo esto y conseguir que lo entienda... él que siempre dijo que era mentira que el hombre hubiera alcanzado la luna.

Hay un campo científico muy desconocido para el gran público, pero del que todos nos beneficiamos o nos beneficiaremos en el futuro. Para mí tiene un nombre muy especial:

Nanotecnología

(permítaseme una debilidad aclaratoria; el nombre me parece especial por lo de Nano... el nombre cariñoso con el que durante toda la vida he llamado a un gran hombre, mi padre)

Es muy probable que si estas leyendo esto no sepas nada de esta ciencia. Y es lógico ya que es muy nueva y no ha habido difusión de sus campos de acción, pero seguro que te estas actualmente beneficiando de sus avances y productos generados.

¿Qué es la Nanotecnología?

El Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española dice:

Tecnología de los materiales y de las estructuras en la que el orden de magnitud se mide en nanómetros, con aplicación a la física, la química y la biología”.

Aprovechando esta definición, empecemos a aclarar conceptos:

El prefijo griego “nano” significa pequeño. Desde un punto de vista de la Fisica, se refiere a una unidad de medida: 10 elevado a menos 9. Si nos referimos a la longitud:

1 nanometro (nm) = 0,000000001 metros.

Aclarando ideas:

1 milímetro = 1.000.000 nanometros (nm).

1 metro = 1.000.0000.000 nanometros (nm).

Si hablamos de tiempos, nanosegundos, podemos decir que la luz (velocidad 300000 km/s) recorre 30 centímetros en un nanosegundo.

Se trata de una medida tan pequeña que las bacterias y células son demasiado grandes para esta unidad de medida. Pero un virus, un átomo y una molécula tienen un tamaño nanométrico. A la escala nanométrica, los materiales tienen un comportamiento muy distinto al de propiedades más grandes. Podemos decir que “casi se viola el comportamiento predicho por la Física”

La revolución nanotecnológica, se asocia,por una parte, a la "fabricación molecular" cuya viabilidad tendría un impacto enorme en nuestras vidas, en las economías, los países y en la sociedad en general en un futuro no lejano. Entre los efectos, destacan sus potenciales impactos en la medicina, la biología, el medioambiente, la informática, la construcción... En la actualidad los principales avances prácticos ya se dan en algunos campos: nanopartículas, nanotubos...

Estructura de un nanotubo de pared simple

Los progresos -más cuestionados- en materia de nanorobots (nanomáquinas, con enorme futuro en tratamientos oncológicos (aquí no puedo evitar una mención a Otto Klement y Jerome Bixby comos autores originales del cuento Fantastic voyage (1966) y la película del mismo nobre y fecha, retomado por Isaac Asimov en su obra “Viaje alucinante” ) y autoreproducción son objeto de polémica entre los expertos... Lo que no cabe duda es que la revolución ha comenzado. Y también el debate sobre sus beneficios y riesgos.

Pero volvamos con la definición de Nanotecnología:

Breve Historia cronológica de la Nanotecnología:

Los años 40: Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen como una forma de reducir costes.

1959: Richard Feynmann habla por primera vez en una conferencia sobre el futuro de la investigación científica: "A mi modo de ver, los principios de la Física no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por átomo".

1966: Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos científicos a través del cuerpo humano. Los científicos reducen su tamaño al de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un investigador para destrozar el tumor que le está matando. Por primera ve en la historia, se considera esto como una verdadera posibilidad científica. La película es un gran éxito.

1985: Se descubren los buckminsterfullerenes.

1989: Se realiza la película "Cariño he encogido a los niños", una película que cuenta la historia de un científico que inventa una máquina que puede reducir el tamaño de las cosas utilizando láser.

1996:Sir Harry Kroto gana el Premio Nobel por haber descubierto fullerenes.

1997: Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo.

El tamaño de esta guitarra, unos 10 micrones, equivale a 10000 nanometros, o lo que es lo mismo 0,01milimetros. En un milímetro de longitud caben 100 guitarras como esta.

1998: Se logra convertir a un nanotubo de carbón en un nanolapiz que se puede utilizar para escribir

2001: James Gimzewski entra en el libro de récords Guinness por haber inventado la calculadora más pequeña del mundo.

La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, 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.

La mejor definición de Nanotecnología que he encontrado es esta:

La nanotecnologia 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. Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.

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..

Esta nuevas estructuras con precisión atómica, tales como nanotubos de carbón, o pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano pueden introducirnos en una nueva era, tal como señala Charles Vest (ex-presidente del MIT). Los avances nanotecnológicos protagonizarían de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de desarrollos con una gran repercusión en su instrumentación empresarial y social.

El padre de la "nanociencia", es considerado Richarr Feynman, premio Nóbel de Física, quien en 1959 propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y moléculas. En 1959, el gran físico escribió un artículo que analizaba cómo los ordenadores trabajando con átomos individuales podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas.

Existe un gran consenso en que la nanotecnología nos llevará a una segunda revolución industrial en el siglo XXI.

Supondrá numerosos avances para muchas industrias y nuevos materiales con propiedades extraordinarias (desarrollar materiales más fuertes que el acero pero con solamente diez por ciento el peso), nuevas aplicaciones informáticas con componentes increíblemente más rápidos o sensores moleculares capaces de detectar y destruir células cancerígenas en las partes más delicadas del cuerpo humano como el cerebro, entre otras muchas aplicaciones.

Podemos decir que muchos progresos de la nanociencia estarán entre los grandes avances tecnológicos que cambiarán el mundo:

Las diez tecnologías avanzadas que cambiarán el mundo (según el MIT):

1. Redes de sensores sin cables (Wireless Sensor Networks)

2. Ingeniería inyectable de tejidos (Injectable Tissue Engineering)

3. Nano-células solares (Nano Solar Cells)

4. Mecatrónica (Mechatronics)

5. Sistemas informáticos Grid (Grid Computing)

6. Imágenes moleculares (Molecular Imaging)

7. Litografía Nano-impresión (Nanoimprint Lithography)

8. Software fiable (Software Assurance)

9. Glucomicas (Glycomics)

10. Criptografía Quantum (Quantum Cryptography)

Por hoy... es suficiente. Continuaré...

Ismael

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