Nanotecnología

Las grandes revoluciones tecnológicas, como la industrial del S. XVIII y la tecnológica basada en el transistor de estado sólido y los semiconductores del siglo XX, han demostrado cómo pueden cambiar de manera drástica la vida del ser humano en todos sus aspectos, y han dejado como enseñanza que las rápidas transformaciones científicas y tecnológicas requieren de otros paradigmas para educar las nuevas generaciones de estudiantes, científicos y líderes de la academia y de la industria.


La nanociencia y la nanotecnología son dos, relativamente, recientes disciplinas definidas en la escala de longitud donde científicos e ingenieros de múltiples campos descubren fascinantes fenómenos y aplicaciones y nos proveen con nuevas y exquisitas herramientas para diseñar novedosos materiales y componentes en electrónica, y avances fundamentales y aplicaciones en la física, la química, la biología molecular, la medicina, el medio ambiente, las industrias químicas, las farmacéuticas, etc.

Imaginemos lo que se podría hacer si se pudiera construir objetos a la manera que trabaja la naturaleza, átomo por átomo y molécula a molécula. Solamente vislumbrar la posibilidad es fascinante. Actualmente, la investigación en ciencia de materiales nano-estructurados o nanotecnologías es un vasto y activo campo de investigación, tanto en ciencia básica como aplicada, con un alto grado de competencia académica y tecnológica.

¿Qué se quiere decir al utilizar el prefijo nano en nuestro léxico? En términos sencillos, nano es un prefijo griego que significa "enano" y al usarlo en términos y conceptos denota una amplia gama de fenómenos y objetos cuyas dimensiones son de una millonésima parte de un milímetro (1x10-9 mts). Hablar de objetos de esa magnitud, sólo puede referir a átomos y moléculas, un diminuto universo cuyas leyes es necesario explicar.

Pero antes se describirán brevemente las más importantes características que distinguen a la nanociencia y las nanotecnologías.
Nanociencia es el estudio de los fenómenos y la manipulación de materiales a escala nanométrica. Nanotecnología es el diseño, caracterización y aplicación de estructuras, dispositivos y sistemas complejos mediante el control de la forma, el tamaño y las propiedades de la materia a escala nanométrica.1 Puesto que el término "nanotecnología" abarca un amplio rango de herramientas, técnicas y potenciales aplicaciones, algunos científicos encuentran más apropiado llamarlas nanotecnologías, y entre las disciplinas que convergen en ellas se encuentran la química, la física, la biología, la medicina y la ingeniería, entre otras.

Como se observa, se necesitan de muchas ciencias y/o disciplinas para el estudio y utilización de nanoestructuras, es decir, que las nanotecnologías son un campo inter y multidisciplinario. Lo multidisciplinario describe una relación preliminar entre dos o más disciplinas, mientras que interdisciplinario se refiere a que los lazos entre varias disciplinas son más fuertes, se sobreponen o integran. Esta integración o intercambio de conocimientos se da en varios niveles: 1) Ninguno. Cuando no hay una comunicación efectiva. 2) Interaccionar. Nivel que involucra conocimientos de otra área insuficientes para ser experto, pero bastante para comunicarse con los que sí lo son. 3) Implica a expertos que contribuyen en común a un área de investigación. La interdisciplinariedad y la multidisciplinariedad son algunas de las características más importantes de las nanotecnologías.2 Otros rasgos igual de trascendentes son la "jerarquización" de los sistemas bajo estudio y el uso de las "leyes fundamentales" de las ciencias básicas como la física y la química. La primera se refiere a la complejidad estructural de los productos que se obtienen, es decir, que se podría empezar con la manipulación de átomos y moléculas para formar estructuras más simples y, mediante la combinación o utilización de éstas, alcanzar estructuras de mayor complejidad, pero sin perder de vista que para manipular estos "objetos" se requiere conocer y usar las leyes fundamentales de la física y la química, que son las leyes que los rigen.

Historia de la Nanotecnología

Uno de los pioneros en el campo de la Nanotecnología es el Físico estadounidense Richard Feynman, que en el año 1959 en un congreso de la sociedad americana de Física en Calltech, pronunció el discurso “There’s Plenty of Room at the Bottom” (Hay mucho espacio ahí abajo) en el que describe un proceso que permitiría manipular átomos y moléculas en forma individual, a través de instrumentos de gran precisión, de esta forma se podrían diseñar y construir sistemas en la nanoescala átomo por átomo, en este discurso Feynman también advierte que las propiedades de estos sistemas nanométricos, serían distintas a las presentes en la macroescala. 
Richard Feynman

 En 1981 el Ingeniero estadounidense Eric Drexler, inspirado en el discurso de Feynman, publica en la revista  Proceedings of the National Academy of Sciences, el artículo “Molecular engineering: An approach to the development of general capabilities for molecular manipulation” en donde describe mas en detalle lo descrito años anteriores por Feynman.  El término “Nanotecnología” fue aplicado por primera vez por Drexler en el año 1986, en su libro “Motores de la creación : la próxima era de la Nanotecnología” en la que describe una máquina nanotecnológica con capacidad de autoreplicarse, en este contexto propuso el término de “plaga gris” para referirse a lo que sucedería si un nanobot autoreplicante  fuera liberado al ambiente.
Además de Drexler, el científico Japonés Norio Taniguchi, utilizó por primera vez el término nano-tecnología en el año 1974, en la que define a la nano-tecnología como el procesamiento, separación y manipulación de materiales átomo por átomo.

Ventajas:

1.Tratamiento y mejoramiento del agua
Durante los últimos años la nanotecnología se ha convertido en una alternativa para mejorar el tratamiento del agua. Hay numerosos estudios que demuestran que los nanomateriales pueden resolver muchos problemas relacionados con los sistemas actuales de tratamiento de agua: potabilización, desalinización, desinfección y depuración. Las nanoparticulas poseen gran capacidad catalítica. Las nanopartículas de dióxido de titanio y plata que contienen dan mejor resultado a la desinfección del agua potable.

2. Trasplantes y reparación de órganos
En los últimos años la nanotecnología ha empezado a ser utilizada como un método para regenerar órganos. Un estudio de Javier I. Amalvy, investigador científico del CICBA (Centro de investigaciones del Instituto Clínico de Buenos Aires), muestra la aplicación de la nanotecnología en la ingeniería de tejidos. Esta es una ciencia que se centra en el uso de estos elementos: cultivo de células, moléculas o grupos bioactivos y estructuras soportes o andamios.
Los andamios son la clave en la regeneración de órganos o para la regeneración de un parte del tejido dañado a través del desarrollo de estructuras 3D que sustituyen el órgano, parcial o totalmente. Otra manera de que estos soportes actúen es como vehículo para transportar moléculas y células a lugares concretos del organismo.

3. Diagnóstico y control de enfermedades
Las nanopartículas pueden dar un diagnóstico más preciso de muchas enfermedades infecciosas como el VIH y la tuberculosis. El uso de la nanotecnología permite que los fármacos se administren en las áreas específicas de tratamiento con una mayor precisión. Además, los medicamentos pueden ser formulados de manera que el ingrediente impregne las membranas celulares, reduciendo la dosis requerida.

4. Almacenamiento, producción y conversión de energía
En el sector energético la nanotecnología puede contribuir positivamente a la creación de energía limpia. Está demostrado que el uso de componentes nanoestructurados tiene una mayor eficiencia en los sistemas de calefacción e iluminación. Empresas como Betabatt Inc y Oxane Materials usan la nanotecnología para la generación, la transferencia y el almacenamiento de energía.

5. Mejoramiento de la agricultura 
La nanotecnología está siendo utilizada en el área de la agricultura para reducir las aplicaciones de agroquímicos, minimizar la pérdida de fertilizantes e incrementar la producción de plantas a través de la optimización de nutrientes. Para realizar esto, se usan nanocápsulas que liberan pesticidas, fertilizantes y otros agroquímicos de manera más eficiente.
                                                  

Desventajas:

1. Desequilibrio económico
La nanotecnología puede causar una inestabilidad económica debida a la fabricación de productos tremendamente valiosos. La formación de un monopolio en el mercado permitirá a los propietarios de la tecnología poner precios muy altos a todos sus productos.

2. Uso de la nanotecnología por criminales o terroristas
La nanotecnología supone un riesgo para la sociedad si por una casualidad se pone en manos de criminales. Con el uso de esta tecnología, los criminales pueden realizar sus acciones a largo plazo, amenazando los sistemas gubernativos de seguridad y defensa. Los terroristas tendrían todo a su favor para cometer sus actos de terrorismo. Se podrían fabricar armas químicas y biológicas mucho más potentes y más fáciles de esconder.

3. Podría causar daños al medio ambiente
La nanotecnología representa un gran riesgo para el medio ambiente. Las nanopartículas permiten el desarrollo de máquinas más grandes, capaces de excavar o destrozar grandes áreas de nuestro planeta a largo plazo. Además, podrían introducirse con más facilidad en el organismo humano y afectar las proteínas celulares y la función inmunológica.

4. Desarrollo de un mercado negro de la nanotecnología
El uso de nanotecnología supone un riesgo, pues se puede llegar a desarrollar un mercado negro. La disponibilidad no controlada de nanotecnología molecular podría derivar de una regulación excesiva o deficiente. La regulación excesiva podría crear una demanda frustrada de productos desarrollados a través de la nanotecnología.  

5. Ilegalización o control de la nanotecnología
Hoy en día existe una gran tentación por parte de los gobiernos de ilegalizar o controlar la nanotecnología. Es imposible ilegalizar esta tecnología a nivel mundial. Los países en los que existe la nanotecnología podrían desarrollarla mucho y empezar a comercializarla.
Con una base tecnológica más avanzada, el desarrollo de productos nano moleculares llegaría incluso antes de lo previsto, dejando menos tiempo para la adaptación necesaria a los cambios socio-económicos derivados.
                                                 


Comentarios

Publicar un comentario

Entradas populares