Nanotecnología: construyendo un futuro

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Miguel Ángel García Lluna

Muchos son los artículos que hablan de este tema y muchos son los campos afectados por esta nueva revolución que estamos viviendo. Probablemente, en 50 años, para los hijos de nuestros hijos términos como nanomaterial, nanotubo o nanociencia serán algo cotidiano, pero ahora nos toca vivir el cambio. Pero, ¿qué es la nanotecnología?

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Harold Kroto Premio Nobel de Química por el descubrimiento de los fulerenos

La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). Las nuevas tecnologías, como los nuevos microscopios (actualmente en desarrollo), han permitido la posibilidad de ver y manipular átomos y moléculas con cierto control. Esto nos permite cambiar el paradigma del ensamblaje de sistemas complejos, de forma que ahora podemos construir de “abajo hacia arriba” y no al revés. Ejemplificando, sería como poder construir una silla a partir de una célula vegetal en lugar de hacerlo a partir de un árbol, como se venia haciendo hasta ahora.

Uno de los motivos del gran interés despertado por esta nanoconstrucción, es que los materiales que conocemos hoy en día, cambian de propiedades de manera dramática cuando se estudian a nivel nanométrico. Esto es debido a que comienzan a actuar nuevos efectos mecánico quánticos. Estas nuevas propiedades son el objeto de estudio de la nanomecánica. Por ejemplo, sustancias como el cobre, totalmente opacas, pueden convertirse en transparentes en esta escala nanométrica, o materiales aislantes pueden volverse conductores como en el caso de la silicona. Resumiendo, podemos construir nuevos materiales, con nuevas propiedades y con todo un sinfín de aplicaciones tecnológicas para todos ellos.

En los últimos años, algunos químicos han estado investigando a nivel nanométrico para poder usar estas nuevas propiedades de los materiales en un nuevo uso tecnológico. De forma general, existen tres grandes “bloques de construcción” con estos nanomateriales, lo que podríamos denominar los nuevos “ladrillos” de la construcción: fullerenos, nanotubos y nanopartículas.

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Fullerenos

clip_image006El fullereno es la tercena forma más estable del carbono, la cual fue descubierta por Harold Kroto, químico, físico y matemático inglés de la Florida State University (Estados Unidos) y premio Nobel de Química en 1996. El fullereno suele configurarse en forma de globos, como el buckminsterfullereno o en los fullerenos esféricos, parecidos a un balón de fútbol, como el C-60.

Entre sus aplicaciones mas destacadas están los polímeros, ya que con la adición de fullerenos en ellos, se pueden conseguir propiedades eléctricas y ópticas. Esto podría utilizarse en el recubrimiento de superficies, los dispositivos conductores y en la creación de nuevas redes moleculares.

También son de aplicación en el campo de la medicina ya que poseen también propiedades biológicas. Buen ejemplo de esto es que se consiguió que un fullereno soluble en agua pudiese llegar a actuar contra los virus de inmunodeficiencia humana (VIH).

 

Nanotubos

imageLos nanotubos son como estructuras alargadas de un nanómetro de diámetro. Los nanotubos se pueden en muchos materiales, como el silicio o el nitruro de boro pero el término nanotubo se aplica cuando esta compuesto de átomos de carbono. Estos nanotubos de carbono consisten en una lámina de grafito enrollada sobre si misma.

Se ha constatado que tienen propiedades absolutamente fascinantes, como:

  • Propiedades eléctricas. No presentan pérdidas en la conducción, son llamados conductores balísticos, 0% de resistencia al paso de la electricidad. (con cables convencionales conductores tenemos alrededor de 50% de resistencia)
  • Propiedades de resistencia a la tracción. Actualmente se han conseguido unir unos 50-100 nanotubos, aunque no hay razón teórica para no poder conseguir unir mil millones de millones de tubos. De esta manera, se podrían alcanzar fuerzas de tracción para construir un puente que no se derrumbara con un terremoto, o un avión superligero que no necesitara casi combustible para planear.

Nanopartículas

clip_image008Una nanopartícula tiene el tamaño de algunos nanómetros (1-50 nm), y sus propiedades tanto físicas como químicas, son diferentes a las que presenta el material en la escala de los centímetros. Existen diferentes tipos de nanopartículas: semiconductoras, metálicas, magnéticas, dieléctricas… Las aplicaciones son infinitas, desde la fotoluminiscencia que pueden presentar las semiconductoras para marcar procesos biológicos, hasta la fabricación de neumáticos de alto rendimiento.

La nanotecnología es una ciencia multidisciplinar, en la cual la nanoquímica tiene un papel muy importante, ya que es el pilar de esta nueva nanociencia. Esta nueva puerta que se abre para miles de científicos de todo el mundo, es posiblemente lo que será una de las grandes líneas de investigación en las próximas décadas. Actualmente se mira con gran optimismo, ya que todavía no se ha encontrado freno a la evolución de esta nueva ciencia. Los retos que presenta esta revolución y los beneficios para la sociedad son enormes, tantos que sólo nos queda investigar y soñar con un futuro “de abajo hacia arriba” mejor.

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Paneles de cemento blanco con nanopartículas que atrapan la suciedad y la descomponen.

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