1. Nanotecnología
Javier Juan Castro Sánchez

2. O Concepto.-
O 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).
O Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en
un rango de entre uno y cien nanómetros. Se tiene una
idea de lo pequeño que puede ser un nanobot sabiendo
que un nanobot de unos 50 nm tiene el tamaño de 5 capas
de moléculas o átomos -depende de qué esté hecho el
nanobot.
O Nano es un prefijo griego que indica una medida (10-9 =
0,000 000 001), no un objeto; de manera que la
nanotecnología se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinar, y cohesionado
exclusivamente por la escala de la materia con la que
trabaja.

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

4. O La característica fundamental de nanotecnología es que
constituye un ensamblaje interdisciplinar de varios campos de
las ciencias naturales.
O Que están altamente especializados, por lo tanto, los físicos
juegan un importante rol no sólo en la construcción del
microscopio usado para investigar tales fenómenos sino
también sobre todas las leyes de la mecánica cuántica.
O Alcanzar la estructura del material deseado y las
configuraciones de ciertos átomos hacen jugar a la química
un papel importante.
O En medicina, el desarrollo específico dirigido a nano
partículas promete ayuda al tratamiento de ciertas
enfermedades.
O Aquí, la ciencia ha alcanzado un punto en el que las fronteras
que separan las diferentes disciplinas han empezado a
diluirse.
O Es precisamente por esa razón por la que la nanotecnología
también se refiere a ser una tecnología convergente.

5. O HISTORIA.-
O Los años 40: Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que se
auto-reproducen como una forma de reducir costes.
O 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".
O 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.
O Por primera ve en la historia, se considera esto como una verdadera
posibilidad científica. La película es un gran éxito.
O 1982 Gerd Binning y Heinrich Rohrer, descubrieron el Microscopio de Efecto
Túnel (Premio Nobel 1986).
O 1985: Se descubren los buckminsterfullerenes
O 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.
O

7. O TIPOS DE NANOTECNOLOGÍA
O Según la forma de trabajo la nanotecnología se divide en:
O A) Top-down: Reducción de tamaño, literalmente desde arriba
(mayor) hasta abajo (menor), los mecanismos y las estructuras se
miniaturizan a escala nanométrica, este tipo de Nanotecnología ha
sido el más frecuente hasta la fecha, más concretamente en el
ámbito de la electrónica donde predomina la miniaturización.
O B) Bottom-Up: Auto ensamblado. Literalmente desde abajo (menor)
hasta arriba (mayor), se comienza con una estructura nanométrica
como una molécula y mediante un proceso de montaje o auto
ensamblado.
O Se crea un mecanismo mayor que el mecanismo con el que
comenzamos. Este enfoque, que algunos consideran como el único
y "verdadero" enfoque nanotecnológico, ha de permitir que la
materia pueda controlarse de manera extremadamente precisa.
O De esta manera podremos liberarnos de las limitaciones de la
miniaturización, muy presentes en el campo de la electrónica.

8. O Nano Top Down Nano Botton Up

9. O El último paso para la Nanotecnología de auto montaje de dentro hacia fuera
se denomina "Nanotecnología molecular" o "fabricación molecular“.
O Ha sido desarrollada por el investigador K. Eric Drexler, se prevé que las
fábricas moleculares reales sean capaces de crear cualquier material
mediante procesos de montaje exponencial de átomos y moléculas,
controlados con precisión.
O Cuando alguien se da cuenta de que la totalidad de nuestro entorno
perceptivo está construida mediante un limitado alfabeto de diferentes
constituyentes (átomos)
O Que este alfabeto da lugar a creaciones tan diversas como el agua, los
diamantes o los huesos, es fácil imaginar el potencial casi ilimitado que
ofrece el montaje molecular.
O Algunos partidarios de una visión más conservadora de la Nanotecnología
ponen en duda la viabilidad de la fabricación molecular y de este modo tienen
una visión contradictoria a largo plazo con respecto a la teoría de Eric
Drexler.
O El defensor más conocido de la teoría de la fabricación molecular, es
importante tener en cuenta de alguna manera esta nota discordante, porque
la mayoría de los investigadores involucrados.
O Piensan que la madurez de la Nanotecnología es una evolución positiva y
que la Nanotecnología mejorará de manera significativa la calidad de la vida
en el planeta (y en el espacio) de la población mundial.

10. O Nanotecnología Avanzada.-
O La nanotecnología avanzada, a veces también llamada fabricación
molecular, es un término dado al concepto de ingeniería de
nanosistemas (máquinas a escala nanométrica) operando a escala
molecular.
O Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir
de átomos, las propiedades de estos productos dependen de cómo
estén esos átomos dispuestos.
O Así por ejemplo, si reubicamos los átomos del grafito (compuesto
por carbono, principalmente) de la mina del lápiz podemos
hacer diamantes (carbono puro cristalizado).
O Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente
por sílice) y agregamos algunos elementos extras se hacen
los chips de un ordenador.
O A partir de los incontables ejemplos encontrados en la biología se
sabe que miles de millones de años de retroalimentación
evolucionada puede producir máquinas biológicas sofisticadas y
estocásticamente optimizadas.

11. O Se tiene la esperanza que los desarrollos en
nanotecnología harán posible su construcción a través de
algunos significados más cortos, quizás usando principios
biomiméticos, sin embargo, K.
O Eric Drexler y otros investigadores han propuesto que la
nanotecnología avanzada, aunque quizá inicialmente
implementada a través de principios miméticos, finalmente
podría estar basada en los principios de la ingeniería
mecánica.
O Determinar un conjunto de caminos a seguir para el
desarrollo de la nanotecnología molecular.
O Es un objetivo para el proyecto sobre el mapa de la
tecnología liderado por Instituto Memorial Battelle (el jefe
de varios laboratorios nacionales de EEUU) y del Foresigth
Institute, ese mapa debería estar completado a finales
de 2006.

12. O Campo de la Nanotecnología.-
O Según el campo en el que se trabaja la nanotecnología se divide en:
O Nanotecnología Húmeda.-
O Esta tecnología se basa en sistemas biológicos que existen en un
entorno acuoso incluyendo material genético, membranas, encimas y
otros componentes celulares.
O También se basan en organismos vivientes cuyas
formas, funciones y evolución, son gobernados por las interacciones
de estructuras de escalas manométricas.
O Nanotecnología Seca.-
O Es la tecnología que se dedica a la fabricación de estructuras en
carbón, Silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores.
O También está presente en la electrónica, magnetismo y dispositivos
ópticos, auto ensamblaje controlado por computadora.
O Es también confundida con la micro miniaturización.

13. O Nanotecnología Seca y Húmeda.-
O Las ultimas propuestas tienden a usar una combinación
de la nanotecnología húmeda y la nanotecnología seca,
una cadena de ADN se programa para forzar moléculas
en áreas muy específicas dejando que uniones covalentes
se formen sólo en áreas muy específicas.
O Las formas resultantes se pueden manipulas para permitir
el control posicional y la fabricación de nano estructuras.
O Nanotecnología computacional
O Con esta rama se puede trabajar en el modelado
y simulación de estructuras complejas de escala
nanométrica.
O Se puede manipular átomos utilizando los
nanomanipuladores controlados por computadoras.

14. O IMPACTO EN LA VIDA MODERNA.-
O Su impacto en la vida moderna aún parece una historia
de ciencia ficción, fármacos que trabajan a nivel atómico, microchips capaces
de realizar complejos análisis genéticos.
O Generación de fuentes de energía inagotables, construcción de edificios con
microrrobots, combates de plagas y contaminación a escala molecular.
O Son sólo algunos de los campos de investigación que se desarrollan con el
uso de la nanotecnología, conocimiento que permite manipular la materia a
escala nanométrica, es decir, átomo por átomo.
O Considerado por la comunidad científica internacional como uno de los más
"innovadores y ambiciosos" proyectos de la ciencia moderna, la
nanotecnología tiene su antecedente más remoto en un discurso pronunciado
en diciembre de 1959 por el físico Richard Feynman, ganador del Premio
Nobel.
O Quien estableció las bases de un nuevo campo científico.
O Vinculado a la investigación científica desarrollada por las
principales instituciones públicas de educación superior.
O La nanotecnología fomenta un modelo de colaboración interdisciplinario en
campos como la llamada nanomedicina aplicación de técnicas que permitan
el diseño de fármacos a nivel molecular, la nanobiología y el desarrollo de
microconductores.

16. O Futura Aplicaciones.-
Según un informe de un grupo de investigadores de la Universidad
de Toronto, en Canadá, las quince aplicaciones más prometedoras de
la nanotecnología son:
O Almacenamiento, producción y conversión de energía.
O Armamento y sistemas de defensa.
O Producción agrícola.
O Tratamiento y remediación de aguas.
O Diagnóstico de enfermedades.
O Sistemas de administración de fármacos.
O Procesamiento de alimentos.
O Remediación de la contaminación atmosférica.
O Construcción.
O Monitorización de la salud.
O Detección y control de plagas.
O Control de desnutrición en lugares pobres.
O Informática.
O Alimentos transgénicos.
O Cambios térmicos moleculares (Nano termología).

18. O Aplicaciones Actuales.-
O Nanotecnología aplicada al envasado de alimentos:
O Una de las aplicaciones de la nanotecnología en el campo de
envases para alimentación es la aplicación de materiales aditivados
con nanoarcillas.
O Que mejoren las propiedades mecánicas, térmicas, barrera a los
gases, entre otras; de los materiales de envasado, en el caso de
mejora de la barrera a los gases.
O Las nanoarcillas crean un recorrido tortuoso para la difusión de las
moléculas gaseosas, lo cual permite conseguir una barrera similar
con espesores inferiores, reduciendo así los costos asociados a los
materiales.
O Los procesos de incorporación de las nanopartículas se pueden
realizar mediante extrusión o por recubrimiento, y los parámetros a
controlar en el proceso de aditivación de los materiales son:
O La dispersión nanopartículas, la interacción de las nanopartículas con
la matriz, las agregaciones que puedan tener lugar entre las
nanopartículas y la cantidad de nanopartículas incorporada.