La nanotecnología consiste en el estudio, diseño, creación y manipulación de materiales en pequeños tamaños, o en nanoescala. Para saber los usos de la nanotecnología debemos entender que dentro de la misma se involucra muchísimo lo que es la mecánica cuántica porque aparecen propiedades y fenómenos totalmente nuevos que precisamente se rigen por estas leyes.
Se espera que los productos y aparatos con nanotecnología sean novedosos, pero al mismo tiempo no tengan costos elevados. Por su parte, nano- es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que corresponde a un factor 10^-9 (una mil millonésima parte de un metro), que aplicado a las unidades de longitud equivale a 1 nanómetro.
La primera vez que se habló de esta tecnología fue en el año 1959, cuando el físico estadounidense Richard Feynman mencionó la posibilidad de diseñar y construir sistemas en la nanoescala, átomo por átomo. Eric Drexler, en el 86, es quien utiliza por primera vez el término nanotecnología, luego de estudiar acerca de lo planteado por Feynman.
En el año 2000 las principales potencias económicas, los investigadores y científicos se empiezan a interesar por la nanotecnología. El tema llega a posicionarse muy bien en la palestra y vemos cómo se comercializan algunos productos, siendo uno de los más populares los protectores solares transparentes basados en nanopartículas.
¿Qué caracteriza la nanotecnología?
Antes de conocer las aplicaciones de la nanotecnología, debemos saber qué caracteriza a esta rama tan interesante de la ciencia. Una de sus principales características es que representa un ensamblaje interdisciplinar, por lo cual es aplicable en todo tipo de campos de las ciencias naturales. Además, juega un papel supremamente importante en la química, donde se busca experimentar con las distintas configuraciones de átomos.
Otras de sus características, al menos por el momento, es que no cuenta con aplicaciones a grandes escalas, por lo que su funcionalidad no es óptima si se quiere realizar grandes experimentos. Por otro lado, con la nanotecnología se busca controlar átomos y moléculas, con la esperanza de otorgar a los materiales nuevas características.
Por último, cuando hablamos de nanotecnología nos referimos a una tecnología que aún se encuentra en sus inicios. La verdad es que con los recursos actuales, tanto de hardware como de software, aún nos queda mucho camino por recorrer antes de contar con este tipo de avances en la vida diaria.
Diferentes tipos de tecnología
Nanotecnología descendente
Este tipo de uso de nanotecnología es el más frecuente. Se trata de miniaturizar las estructuras a escala nanométrica. En la nanotecnología top down se aplican técnicas de molienda como pulido, litografía o pirólisis. En la electrónica es donde se emplea con mayor facilidad. Sin embargo, su uso no es totalmente disruptivo. De hecho, podríamos hablar de un antecedente de la nanotecnología descendente cuando en la Edad de Piedra nuestros antepasados moldeaban las rocas para tallar útiles a partir de sílex.
Nanotecnología ascendente
Es aquella que a partir de átomos, moléculas o diversas nanoestructuras puede crear un mecanismo mayor que el inicial. De esta manera, en la nanotecnología ascendente se emplea un proceso de montaje o autoensamblado. Con este tipo de nanotecnología la materia puede controlarse de manera extremadamente precisa, por eso, muchos la consideran como la «verdadera nanotecnología».
Nanotecnología seca
Esta nanotecnología se centra en la creación de materiales elaborados en carbón u otros semiconductores que no funcionan con humedad. Por ejemplo, silicio o materiales inorgánicos. Estos materiales no pueden funcionar en un entorno húmedo debido a que son extremadamente reactivos. Se suele emplear en el diseño de dispositivos mecánicos diminutos.
Nanotecnología húmeda
Se basa en organismos vivientes gobernados por las interacciones de estructuras de escalas nanométricas. Asimismo, la nanotecnología húmeda consiste en sistemas biológicos que existen en un entorno acuoso incluyendo material genético.
Nanotecnología computacional
Este tipo de nanotecnología establece que los átomos se pueden manipular si se emplean nanomanipuladores controlados por computadores. Además, pretende trabajar con el modelado y simulación de estructuras complejas (a escala nanométrica, evidentemente).
Aplicaciones de la nanotecnología
Nanotecnología en medicina del futuro
La incidencia de la nanotecnología en la medicina es innegable e indiscutible (también llamada nanomedicina). Son varios los países que se encuentran trabajando en incorporar en este campo. Asimismo, se relaciona con el uso de nanorrobots que podrían efectuar reparaciones a nivel celular. Por ejemplo, los químicos de la Universidad de Nueva York han creado un nanorrobot que camina sobre dos patas de 10 nm de largo, aunque de momento sigue siendo una idea bastante ambiciosa.
Por otro lado, se busca generar nuevas nanotecnología aplicaciones y propiedades en relación a minerales estratégicos. En función de ello se pretende incluir nanopartículas de cobre, para que actúen como antibacterianas, antifúngicas y antivirales en objetos de uso diario. Se estima que la nanomedicina se complemente con otras ramas como la inteligencia artificial y la robótica.
De igual forma, se podrá modular las propiedades farmacológicas de numerosos medicamentos haciendo que encontrar la cura y el tratamiento de diversas enfermedades sea mucho más rápido.
Nanotecnología en la electrónica
La aplicación de la nanotecnología en electrónica es mucho más singular, debido a que los usos actuales son diferentes a los transistores tradicionales. Un ejemplo de su uso es en la movilidad de electrones al emplear un mayor número de transistores agrupados en un único chip. Además, podría ser útil para el transporte de iones en lugar de electrones en sistemas a nanoescala. De igual forma, la nanotecnología en electrónica estudia las propiedades del grafeno para elaborar pantallas mucho más flexibles.
Nanotecnología en la industria textil
El sector textil puede verse ampliamente beneficiado de la nanotecnología. Diferentes centros especializados, alrededor del mundo, se encuentran trabajando en materiales que permitan la elaboración de fibras inteligentes nanoestructuradas. Este hecho puede ser muy novedoso para que las telas tengan la capacidad de autoeliminar olores, tener mayor resistencia o evitar la formación de bacterias.
Los mayores avances se están dando en la creación de telas antibacterianas. La posibilidad de desarrollar microorganismos patógenos se está eliminando mediante la incorporación de nanopartículas de plata en las fibras. Además, se pretende agregar bloqueadores UV en las fibras para disminuir la exposición a la luz directa del Sol. Pero lograr estos objetivos no es una tarea sencilla porque requiere dispersar adecuadamente las nanopartículas dentro del polímero.
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