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Ayer ficción, hoy nanotecnología

Ayer ficción, hoy nanotecnología

Ayer ficción, hoy nanotecnología

Esta semana queremos hablar de una forma más general e histórica de lo que es la nanotecnología. Hemos pensado que es importante hacer un barrido general por los hitos, aplicaciones y tipos de la nanotecnología más importantes. Y, como no, de la visión de futuro de esta rama de la ciencia.
Sin más… comenzamos!
Introducción a la nanotecnología
Hasta el día de hoy la nanotecnología ha sido muy relevante e interesante para muchos científicos (químicos, físicos, biologos e ingenieros en general). Esto es así gracias a los avances tan prometedores que representa. En los próximos años esta disciplina puede ser capaz de renovar los avances tecnológicos actuales. Esto conseguiría impulsarnos a una nueva era de desarrollo tecnológico.
El fundamento de esta ciencia es que las partículas o estructuras de tamaño menor a cien nanómetros (cien milésimas parte de un metro) poseen diferentes propiedades y nuevos comportamientos en base a su tamaño. De hecho, se ha comprobado que propiedades físicas y mecánicas como la temperatura, conductividad, punto de fusión, entre otras, cambian a escala nano.
Historia de la nanotecnología
La nanotecnología cuenta con una historia muy extensa y diversa ya que es una ciencia multidisciplinar, que abarca muchas áreas de interés. Pero los principales eventos que marcaron su desarrollo son los siguientes:
Siglo IV, Romanos
Existen evidencias de que los vidrieros de la antigua roma realizaban vidrios con metales nanométricos. Por primera vez se aprovechaban las características de los materiales con escala nano.
1661, Robert Boyle
Boyle (Químico irlandés) publica su obra nombrada Sceptical Chymist, en la que contradice a Aristóteles negando que el fuego, aire, agua y tierra sean los elementos que constituyen la materia. Propone que existen pequeñas partes de materia que al combinarse forman corpúsculos (diminutas masas que no se pueden fragmentar o dividir).
Siglo XVIII, Thomas Wedgewood
A finales del siglo XVIII Wedgewood produce por primera vez imágenes utilizando nano partículas de plata sensibles a la luz. Este descubrimiento
puso las bases para la impresión de fotografías actuales.
1857, Michael Faraday
Faraday publica en una revista científica su explicación de la implicación de partículas nanométricas en el color de las ventanas en las iglesias.
 1965, Richard Feyman
Feyman recibe el Premio Nobel de Física por sus valiosas contribuciones a la electrodinámica cuántica.
1960, Aunque Feynman
Feynman reraliza una conferencia enfocada a la importancia que podrían tener las pequeñas partículas metálicas.
1982, Ekimov y Omushchenko
Dos científicos rusos explicaron por primera vez el confinamiento cuántico.
1990, IBM
La empresa IBM escribe su logotipo en una escala nano, utilizando 35 átomos de una lámina de cristal.
1996-1998, WTEC
La World Technology Evaluation Center (WTEC) realizo el primer estudio sobre el desarrollo de la nanotecnología. Los resultados fueron muy positivos ya que encontraron potencial en la innovación tecnológica.
2000, William J. Clinton
El entonces presidente de Estados Unidos Clinton funda la National Nanotechnology Initiative para la investigación y desarrollo de nanotecnología.
Métodos generales de la nanotecnología
Desde su nacimiento la nanotecnología se ha movido en base a dos métodos básicos experimental y teóricamente. Ambos destacan por la manera en que se producen y modelan sus nanomateriales. Estos métodos son conocidos como procesos top-down y procesos bottom-up.
Procesos Top-Down
Permite realizar la manipulación de materiales de forma muy precisa gradualmente. La posibilidad de manipular la precisión de producción de una forma muy exacta tiene muchos beneficios y superan la posibilidad de fabricar un producto con una estructura definida.
Algunos de los productos que se fabrican con este método son los chips, los cuales cada vez son de menor tamaño pero contienen un número mayor de transistores.
Procesos Bottom-Up
Hace referencia a la construcción de un objeto manipulando materiales de tamaño nanométrico, armando piezas (átomos o moléculas). Eric Drexler, director de Foresight Institute, ha popularizado este término debido a su trabajo con él. Ha desarrollado estructuras moleculares a escala nano utilizando robots programados para realizar cualquier cosa.
Otro campo de trabajo de este concepto es la producción de materiales que tienen ciertas piezas o componentes nanométricos. Son conocidos como materiales nanofase. Estos materiales han tenido un gran avance en el estudio de propiedades electrónicas y ópticas de los polvos finos como el oro.
Impacto económico y social
Los materiales y productos con materiales nanométrico son tan diversos que se espera un alto impacto en todas las áreas del conocimiento. De igual forma se puede suponer que impulsará la tecnología de forma importante ya que hoy en día solo se conoce una parte de sus aplicaciones y posibilidades. En cuanto a lo económico la nanotecnología ya está teniendo impacto en diferentes áreas de la industria como pueden ser:
  • Aeronáutica
  • Producción de posos cuánticos
  • Puntos cuánticos
  • Electrónica
  • Estudios genéticos
  • Productos farmacéuticos
Se espera que en un futuro cercano sea una parte fundamental de las economías de los países, por su participación en distintas industrias. En cuanto al impacto social se deberá tratar con cautela ya que es un concepto nuevo.
Nanoelectrónica
Es la rama de la nanotecnología encargada de desarrollar aplicaciones electrónicas por medio de circuitos electrónicos colocados en chips y microprocesadores nanométricos. A todas estas aplicaciones y usos de la nanoelectrónica en procesadores y chips se les denomina como tecnología disruptiva por su clara distinción de los modelos y aplicaciones tradicionales. 
Los microprocesadores se fabrican mediante una técnica llamada litografía, que consiste en poner una oblea de silicio en una superficie semiconductora que después se recubre con una capa sensible a la luz para proyectar la imagen de un circuito, para finalmente procesarlo y darle las características y propiedades eléctricas necesarias para su funcionamiento. La repetición del procedimiento añadiendo una nueva mascara da lugar a los microprocesadores y chips que hoy en día conocemos. (Schulenburg, 2004)
Esta nueva aplicación de la nanotecnología en los dispositivos electrónicos y eléctricos abre una nueva gama de posibilidades en mejoras e innovación de miles de productos como: televisiones, radios, teléfonos, ordenadores, coches, electrodomésticos, y muchos otros. Por lo que su desarrollo representa un gran avance en la electrónica.
Nanomedicina
Una de las más importantes áreas de impacto en la nanotecnología es la medicina. Todas las ventajas que esta nueva ciencia representa son de mucha utilidad en la salud. Representan mejorar la calidad de vida de muchas personas. Las áreas de investigación de la Nanomedicina son tres básicamente:
  • diagnostico (nanobiosensores),
  • administración de fármacos (liberación controlada de fármacos),
  • y tratamientos regenerativos (terapia génica, terapia celular, ingeniería tisular…)
 Nanodiagnóstico
Esta rama de la nanotecnología implica que los dispositivos o aplicaciones puedan identificar en el cuerpo humano la presencia de un determinado patógeno o incluso células cancerígenas. Pero esta tecnología necesita una precisión muy alta para evitar los efectos secundarios. Algunos ejemplos de
nanodiagnóstico son:
  1. Un sensor que pueda determinar la falta de sustancias como vitaminas y calcio por medio del sudor de los dedos.
  2. Espejo de baño que proporcione información en base a sudoración.
  3. Dispositivos que puedan analizar bebidas que estén libres de patógenos y bacterias.
Liberación controlada de fármacos
Otra gran ventaja que se puede aplicar con la nanotecnología es el uso de sistemas o dispositivos que suministren cantidades controladas de fármacos. Esto consiste en utilizar estructuras nanométricas que se introduzcan en el organismo transportando el fármaco hasta su diana y liberen
la sustancia. Este procedimiento implica una encapsulación previa y un complejo planteamiento para calcular el transporte y la activación de la sustancia justo en el momento necesario. Dos de las más importantes aplicaciones de esta herramienta son:
  1. Pastillas supramoleculares
  2. Partículas magnéticas para el cáncer
Nanomedicina regenerativa
Se ocupa de la reparación o sustitución de tejidos y órganos dañados mediante la aplicación de métodos procedentes de la terapia génica, la terapia celular, la dosificación de sustancias biorregenerativas y la ingeniería de tejidos, estimulando los propios mecanismos reparadores del cuerpo. Algunas de las aplicaciones son:
  1. Crema para dientes con material nanométrico para apoyar a la restauración de dientes
  2. Crema con nano partículas de zinc y oxido para evitar el contacto directo de la piel con los rayos ultravioleta
  3. Creación de estructuras que favorezcan al crecimiento de tejidos del cuerpo humano en partes del cuerpo dañadas
Con esto se espera que la nanomedicina aporte avances a la salud, para poder evitar contagios, ayudar en la medicación de personas enfermas, hacer
la vida más confortable y quizás solucionar enfermedades que hoy en día no tienen cura.
Conclusión
La incursión de la nanotecnología representa un gran avance en muchas áreas del conocimiento, y más aún en sus aplicaciones. Este término representa la manipulación y desarrollo de materiales y productos a una escala nanométrica para realizar labores que no se podrían realizar a una escala diferente, en un tamaño mayor.
Sin embargo, la nanotecnología no solo se trata de producir cosas pequeñas, sino de producir cosas nuevas, es decir, aprovechar las propiedades únicas de los materiales que en diferentes escalas serían imposibles de obtener para producir materiales completamente nuevos con más y mejores propiedades.
Las nuevas propiedades de los materiales y la gran diversidad de aplicaciones de la nanotecnología afectarán en un futuro cercano a muchos sectores tanto del conocimiento, como comerciales y de la salud, por lo que podría producirse una revolución tecnológica gracias a la nanotecnología.

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