1. NANOTECNOLOGIA: NANOMATERIALES Y SUS APLICACIONES
Luis Christian Criollo Ordóñez
Email: lcriollo@est.ups.edu.ec
Docente: Ing. René Ávila
Email: ravila@ups.edu.ec
Ecuador-Azuay-Cuenca
Abstract:La nanotecnología apunta a ser la campo el estudio de las nanopartículas resultan muy
herramienta que a corto plazo generará los nuevos atrayentes para fabricar nuevos dispositivos y
adelantos en ingeniería y por ende será el principal materiales que podrían utilizarse en muchos campos
motor de desarrollo de la sociedad.La investigación de la ingeniería actual, los cuales llegarían a tener
aquí mostrada muestra en su primera parte algunos características extremadamente superiores a las de
principios, características y alcances de la los dispositivos y materiales actuales.
nanotecnología, para en base a ello identificar los
más importantes campos de aplicación de esta nueva “Las innovaciones basadas en nanotecnología
tecnología que pretende ser y que ya esta siendo un darán respuesta a gran número de los problemas y
lugar en donde convergen las nuevas ideas para el necesidades de la sociedad y suponen un desafío
desarrollo de las actuales y futuras generaciones, ya para las actividades industriales y económicas, hasta
que los productos hasta ahora creados representan el punto de que se considera el motor de la próxima
uno de los mercados con índices de mayor revolución industrial”[2].
crecimiento y desarrollo. Éste articulo esta
encaminado a proporcionar información sobre la 2. NANOTECNOLOGÍA
nanotecnología para así formar un criterio técnico
sobre el mismo y así cada uno generar nuestro propio La nanotecnología trabaja en procesos
punto de vista. científicos sobre tamaños de un nanómetro, o lo que
es lo mismo, en tamaños mil veces más pequeños
Palabras clave:Nanotecnología, Nanociencia, que un cabello humano, lo que le permite trabajar con
Nanomateriales átomos, moléculas y células. La nanotecnología se
inserta directamente en el campo del diseño, lo que
1. INTRODUCCIÓN quiere decir, que conforman y sintetizan materiales a
través del control de la materia ananoescala para
En los últimos años, los avances en el desarrollo construir nanopartículas que tengan diferentes
científico a escala atómica han permitido fortalecer un utilidades a las de la materia original. La
nuevo conocimiento, la nanotecnología, una ciencia nanotecnología aprovecha los nuevos fenómenos
con carácter transdisciplinario con la posibilidad de físicos relacionados con los efectos cuánticos que se
converger con otros tipos de conocimientos.“Todo lo presentan a esa escala de manipulación de la
que nos rodea, desde nuestros seres queridos a los materia.La nanotecnología es una nueva tecnología
bienes de consumo, está hecho de tan sólo 90 convergente, lo que quiere decir que puede ser
sustancias simples, a las que llamamos elementos relacionada con otros tipos de conocimientos, lo que
químicos, que no pueden descomponerse en otras estimula a que aumente la potencialidad de sus
más sencillas”[1].Lo citado anteriormente sin duda es aplicaciones.
una gran limitante para el avance de la tecnología e
impide conseguir grandes innovaciones para el “Las propiedades electrónicas, magnéticas,
desarrollo de la sociedad. Pero sin duda es uno de ópticas o mecánicas de las nanopartículas son muy
los puntos de partida y de despegue de las sensibles asu tamaño y se pueden modificar variando
nanociencias. la forma y dimensiones del compuesto. Por este
motivo las nanopartículas resultan muy atractivas
Inicialmente el articulo se fundamenta en el para fabricar dispositivos electrónicos y están
principio de que propiedades tanto electrónicas, destinados a tener un papel estelar en las nuevas
ópticas, mecánicas o magnéticas de las tecnologías del siglo XXI”[3].Este es el principio de
nanopartículas son sensibles a su tamaño y se toda esta revolución llamada nanotecnología, y
pueden modificar variando su forma y dimensiones, aunque el premio Nobel de Física 1965 Richard
esto se debe a que a este nivel de manipulación del Feynman planteó una idea sobre la manipulación de
elemento se producen nuevos fenómenos físicos la materia a escala manométrica en su famosa
relacionados con los efectos cuánticos los cuales son conferencia llamada En el fondo hay espacio de
los que causan la variación de las propiedades de la sobra, tuvo problemas ya que en esa época no tenia
materia. Es aquí donde toma gran importancia las los recursos tecnológicos para hacerlo, a pesar de
nanociencias y nanotecnologías ya que en este

2. ello, su idea quedó y por ello se lo llama el padre de obviamente estas nanoparticulas son creadas
la nanotecnología. artificialmente en los laboratorios. Además otra de
sus particularidades es que poseen características
3. NANOCIENCIA propias, es decir que no obedecen a la química
cuántica, ni a las leyes de la física clásica.
“La nanociencia es distinta a las otras ciencias
porque aquellas propiedades que no se pueden ver a En la actualidad el estudio de las nanopartículas
escala macroscópica adquieren importancia, como es un área de intensa investigación científica, debido
por ejemplo propiedades de mecánica cuántica y a una extensa variedad de potenciales aplicaciones.
termodinámicas. En vez de estudiar materiales en su Entre los campos mas prometedores están los
conjunto, los científicos investigan con átomos y campos biomédicos, electrónicos y ópticos. Aunque
moléculas individuales. Al aprender más sobre las por lo general las nanoparticulas están sirviendo para
propiedades de una molécula, es posible unirlas de el perfeccionamiento e innovación de materiales ya
forma muy bien definida para crear nuevos materiales existentes, existen también en el campo de la
con nuevas e increíbles características”[4].Ahora biomedicina nanoparticulas que han demostrado ser
bien, con el concepto anterior claro podemos definir capaces de eliminar tumores y además deque éstas
que las nanociencias se enfocan en el estudio de las son biodegradables y orgánicas.
propiedades de los átomos y moléculas, tanto
propiedades físicas, biológicas y químicas de las
nanoparticulas, además de la forma de producirlos y
la manera de ensamblarlos con el fin de poder crear
los nano-objetos.
4. IDENTIFICACIÓN DE
NANOMATERIALES
4.1. Materiales Nanoestructurados
Figura 1.Nanopartículas.[6]
Una fracción de material comúnmente posee en
su interior moléculas organizadas en granos de
4.2.1. Aplicaciones.
dimensiones por lo general de micrómetros y
milímetros de diámetro, estos granos están
En la Biomedicina, sirve para la liberación de
constituidos habitualmente con poblaciones de miles
fármacos, tratamientos contra el cáncer. En la
de millones de átomos. Una misma fracción de
Ingeniería como sensores químicos, vidrios
material nanoestructurado, posee poblaciones
autolimpiables, tintas magnéticas y conductoras. Para
granulares inferiores a un par de miles de átomos y
el tratamiento de aguas con procesos fotocatalíticos,
en donde los granos moleculares alcanzan un tamaño
sirve para recubrimientos textiles repelentes de agua
máximo de 100 nanómetros de diámetro.Entonces,
y suciedad. En el área de la electrónica para crear
los materiales nanoestructurados poseen el 0.001 por
memorias de alta densidad, pantallas con dispositivos
ciento de átomos en comparación con un material
de emisión basados en óxidos conductores.
común de igual volumen, además los granos
nanoestructurados son entre mil y cien veces más
pequeños que los del material original. Todo esto 4.3. Nanocápsulas
conlleva a una mayor ligereza de peso y ahorro de
materia, además de las nuevas características que La mayor aplicación de las nanocápsulas está
adquieren y que potencian enormemente el material. sin duda en el campo de la medicina, ya sea para
combatir enfermedades o ayudar con la liberación de
4.1.1. Aplicaciones fármacos en puntos específicos dentro del cuerpo
humano. Además el desarrollo de las nanocápsulas
Cerámicas nanoestructuradas, imanes se enfoca en intervenir las mismas para que se
permanentes de alta temperatura para motores de acumulen en un punto deseado, la principal vía para
aviones; materiales ferromagnéticos, almacenamiento lograr este objetivo es posiblemente modificar las
de información, refrigeración; catalizadores basados propiedades físico-químicas de las nanocápsulas.La
en hidrógeno; materiales para almacenamiento de investigación acerca de las nanocápsulas
hidrógeno; sensores y actuadores. aspira solucionar los problemas que aparecen, como
son los efectos secundarios de los fármacos además
4.2. Nanopartículas y Nanopolvos de complicaciones en el tratamiento de la
enfermedad.
Las Nanopartículas tienen unidades más
grandes que las de los átomos y las moléculas,
cuando menos una dimensión menos de los100nm,

3. optimistas en pocos años fabricar ordenadores
basados en nanotecnología.
Figura 2.Nanocapsulas.[7]
4.3.1. Aplicaciones
“Liberación de fármacos, industria de la
alimentación, cosméticos, tratamiento de aguas
residuales, componentes de adhesivos, aditivos Figura 3. Nanotubos de Carbono. [8]
aromáticos en tejidos, fluidos magnéticos” [12].
4.4.1. Propiedades de los nanotubos de
4.4. Nanotubos de Carbono Carbono
Tal vezuno de los nanomaterialesmas 4.4.1.1. Propiedades eléctricas
interesantes y con mayor potencial de aplicación sean
losnanotubos. Son estructuras cilíndricas con Al tener en cuenta la complejidad electrónica de
diámetro nanométrico. Aunque pueden ser de distinto los nanotubos, además de las reglas cuánticas que
material, los más conocidos son los de silicio pero rigen la conductividad, la conducción en los
principalmente, los de carbono ya que unas de las nanotubos de carbono se transforma a un tipo de
principales características de este último sonsu gran conducción cuántica, en ocasiones los nanotubos
conductividad, y sus propiedades térmicas y incluso pueden presentar superconductividad.
mecánicas. Existen diferentes tipos de estructuras Normalmente en un dispositivo común si se
para formar un nanotubo, siendo la estructura, la representa voltaje frente a intensidad de corriente se
influencia principal que decida las características obtiene una línea recta, o sea, V=IR, cosa diferente
finales como lo son las eléctrica, térmicas o sucede con los nanotubos de carbono y la
mecánicas del nanotubo. conducción cuántica que muestra no es directamente
proporcional, sino que ahora su gráfica presenta una
Debido a laimportancia de los nanotubos, aquí línea escalonada ya que la conductividad de los
se presenta brevemente su historia; en 1991 Sumio nanotubos es 3 órdenes de magnitud mayor que la de
Iijima, descubrió los nanotubos que desde ahíhan los materiales actualmente usados (respecto al cobre
revolucionado la nanociencia. Él encontró un cilindro que es el material mas usado). Su conductividad
hueco que se había formado en la punta de un depende de relaciones geométricas, o sea, del
electrodo de grafito, tenía un diámetro de unos pocos número de capas, su torsión o diámetro. Otro aspecto
nanómetros y una longitud de unas cuantas micras. importante a resaltar es que estos valores además de
Estaba hecha de carbono puro, había descubierto los la resistencia del nanotubo no dependen de su
nanotubos de carbono. Desde su descubrimiento longitud, a diferencia de lo que ocurre con los cables
hasta la actualidad, las aplicaciones reales y normales en donde su resistencia es directamente
potenciales de los nanotubos van creciendo de forma proporcional a su longitud.
impresionante. En su conjunto el material constituido
es un perfecto semiconductor por lo que es posible 4.4.1.2. Propiedades mecánicas
que los nanotubos de carbono desempeñen el
mismo papel que realizo el silicio en los circuitos Actualmente es la fibra más resistente que se
electrónicos en su debido momento, pero ahora a puede fabricar, esta capacidad se debe a la
escala molecular, donde los demás semiconductores estabilidad y robustez de los enlaces entre los átomos
dejan de funcionar. de carbono. Ahora bien, al hablar de deformación
también este nanomaterial posee grandes ventajas ya
Estas características auguran que los nanotubos que frente a esfuerzos de deformación muy intensos
representan el futuro de los dispositivos en la son capaces de hacerloenormemente y de
electrónica debido a su alta velocidad de mantenerse en un régimen elástico. Esta última
funcionamiento y además de otros usos relacionados característica también se puede mejorar al hacer que
que se les pueden dar. De momento, con los varios tubos se unan como una cuerda, de este modo
nanotubos de carbono ya se han fabricado al romperse un nanotubo, la fractura no se propagaría
componentes básicos de los ordenadores, siendo el a los demás nanotubos ya que son independientes.
próximo paso, construir circuitos electrónicos y siendo En general, ante pequeños esfuerzos los nanotubos
pueden funcionar como resortes extremadamente

4. firmes o pueden deformarse drásticamente y volver orgánicas, supercondensadores para almacenar
posteriormente a su forma original frente a cargas energía, almacenamiento de gases.
mayores. En general es común aceptar que los
nanotubos son 100 veces más resistentes que el 4.6. Nanofibras
acero, y 6 veces más ligeros.
Una nanofibra es una fibra con diámetro menor
4.4.1.3. Propiedades térmicas a 500 nanómetros. “Cuando los átomos de carbono
se unen para construir un diamante lo hacen
Son enormemente estables térmicamente, tanto mediante cuatro enlaces covalentes y forman una
para valores en el vacío como para mediciones en el rígida red tridimensional que le confiere a la preciada
aire, estas mediciones están referenciadas a valores gema su proverbial dureza. Cuando se unen para
estándarutilizados para la medición de materiales de construir grafito, los átomos de carbono lo hacen a
cualquier tipo. Además, las propiedades de los través de tres enlaces covalentes situados en un
nanotubos pueden modificarse atrapando metales o plano; la estructura sigue siendo muy resistente en
inclusive gases en su interior. este plano pero es débil en dirección perpendicular.
Una forma de aprovechar esta resistencia es orientar
4.4.2. Aplicaciones estos planos de forma que las direcciones de máximo
esfuerzo estén contenidas en ellos. Basta imaginar un
Polímeros conductores, cerámicas altamente mil hojas y tirar en la dirección paralela a las hojas en
tenaces, apantallamientos electromagnéticos, vez de hacerlo en dirección perpendicular. Arrollando
componentes paramembranas y células solares, estas hojas, como si fueran las de un cigarro puro, se
nano-osciladores en orden de giga-Hertz, puntas pueden obtener fibras de carbono muy resistentes”[3].
nanoscópicas, músculos artificiales.
Desde hace tiempo se han venido produciendo
4.5. Materiales Nanoporosos fibras de carbono con este material, la cuales se
utilizan para fabricar implementos deportivos como
Los materiales nanoporosos vendrían a ser como palos de golf, cañas de pescar, para elaborar ciertas
esponjas pero con poros nanométricos, materiales en partes de bólidos de fórmula uno o incluso para
donde los poros ocupan una gran fracción de su diferentes partes aviones de combate.
volumen total y presentan una significativa cantidad
de superficie por gramo. Otra aplicación es la de protección contra
bacterias, los agentes que componen la nanofibra
Un material tan poroso en un área lo tan absorben los elementos dañinos desconocidos y los
pequeña posible sirve para, por un lado, porque descomponen por medios químicos, pero el problema
muchas reacciones ocurren más rápido sobre radica en que se hace difícil desechar los agentes
determinadas superficies, y por otro, porque podemos tóxicos producidos.
rellenar los poros con lo que queramos: polímeros,
metales o diferentes tipos de moléculas lo que lleva a
descubrir peculiares comportamientos del material.
Esta posibilidad de combinación de materiales abre
las puertas a una variedad asombrosa de
aplicaciones.
Figura 5. Nanofibras[10]
4.6.1. Aplicaciones.
“Filtros, tejidos, cosméticos, esterilización,
Figura 4. Materiales Nanoporos[9] separaciones biológicas, ingeniería de tejidos,
biosensores, órganos artificiales, implantes, liberación
4.5.1. Aplicaciones controlada de fármacos”[12]. Purificar el agua
obteniendo la energía para hacerlo por medio de la
Catalizadores para reducirla emisión de luz del sol.
contaminantes, aislantes, en aplicaciones
medioambientales como purificación de aguas, 4.7. Nanohilos
eliminación de contaminantes, atrapadas y
eliminación de metales pesados, células solares

5. Un nanohilo es un cable con un diámetro del derivan, estas propiedades simplemente son
orden de un nanómetro. Los nanohilos pueden ser innumerables ya que el simple hecho de variar la
definidos como estructuras que tienen un tamaño geometría del material o el hecho de combinar las
lateral restringido a diez o menos nanómetros por lo nanoparticulas con distintos tipos de elementos
general, aunque científicos turcos en la Universidad pueden resultar finalmente con una característica
Bilkent de Ankara están logrando crear nanohilos nueva la cual tendrá un extenso campo para su
de15 nanómetros de diámetro y de una longitud libre. aplicación.
Los nanohilos debido a su relación longitud– Finalmente, los nanomateriales al ser elementos
ancho han sido considerados como materiales autoadaptables e inteligentes, significarán una
unidimensionales, por lo que presentan llamativas revolución tal como lo hicieron muchos materiales
propiedades que no se han visto en materiales de 3 como el silicio que revolucionó la electrónica en su
dimensiones, ya que en estos nanohilos no se momento, pero con la diferencia de que ahora la
producen efectos físicos cuánticos en los bordes. Por nanotecnologia influirá directamente en un
ello también se los llama hilos cuánticos. sinnúmero de diferentes campos, permitiendo dar
grandes avances para la sociedad en un periodo de
Existen varios tipos de nanohilos, hilos tiempo relativamente corto.
metálicos semiconductores y aisladores, estos
dependen del elemento con que se los produzca que 6. REFERENCIAS
puede variar desde el níquel a oro, platino, titanio o
silicio...“Los electrones, que transmiten la corriente, [1]http://t3innovacion.larioja.org/uploads/media/Innova
necesitan cierta cantidad de átomos juntos para cion-Nanotecnologia.pdf Fecha: 5:06 12/01/2012
transmitirse de forma fluida; cuando la anchura de su [2]http://www.opti.org/publicaciones/pdf/resumen10.p
'carretera' es menor, su movimiento se ve df Fecha: 5:09 12/01/2012
obstaculizado por los átomos del borde del material y [3]http://www.rac.es/ficheros/doc/00429.pdf Fecha:
se ralentiza”[5].Esto lleva a pensar que se obtendrán 5:10 12/01/2012
grandes velocidades de transmisión. [4]http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnolog
ia/recursos_docentes/que_es_nanociencia.htm
Fecha: 15:13 11/01/2012
[5]http://www.elmundo.es/elmundo/2011/06/27/nanote
cnologia/1309170584.html Fecha: 0:15 12/01/2012
[6]
http://copublications.greenfacts.org/es/nanotecnologia
s/index.htm Fecha: 23:22 11/01/2012
[7]http://www.vanguardia.com.mx/creannanocapsulas
quepodrianservirparatratartumores-500755.html
Fecha: 23:20 11/01/2012
Figura 6.Nanohilos[11] [8]http://www.andaluciainvestiga.com/espanol/noticias
/7/5968.asp Fecha: 23:27 11/01/2012
4.7.1. Aplicaciones [9]http://www.andaluciainvestiga.com/espanol/noticias
/5/4990.asp Fecha: 23:35 11/01/2012
Tiene gran potencial para ser aplicados en [10]http://eliax.com/index.cfm?post_id=4682
electrónica, dispositivos optoelectronicos, así como a Fecha: 23:41 11/01/2012
dispositivos nanoenectromecanicos. [11] http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-
tecnologia/2007/02/09/nanolaseres-de-nanohilos/
5. CONCLUSIONES 0:21 12/01/2012
[12]http://www.phantomsnet.net/Resources/files/Nano
Como se puede ver, el futuro esta basado en los materiales_alta.pdf 15:04 12/01/2012
nanomateriales, ya que al ser la nanotecnología una
ciencia multidisciplinaria estará prácticamente en
todos los aspectos de la vida diaria, inmiscuida en
cosas que van desde la ropa que vestimos hasta en
los dispositivos electrónicos que usamos
diariamente.
Las aplicaciones reales de la nanotecnologia ya
están a la vista, y sus potenciales aplicaciones están
abordando sus últimas fases de desarrollo para que
puedan ser expuestas al mundo sin mayor tipo de
riesgos. Losnanomateriales proporcionan nuevas y
supremamente mejores características que la de los
materiales normales originales de las cuales se