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- Publicado hace 1449 dias

Viaje a las profundidades de la materia: Entendiendo las nanotecnologías

#192 | 03 de Diciembre del 2020

Las nanotecnologías son un conjunto de nanotecnologías que operan entre 1 y 100 nanómetros (nm). La palabra nano proviene de la palabra griega ‘Nanos’ que significa enano. Es un prefijo utilizado para describir “una milmillonésima” de algo. Un nanómetro (nm) es una billonésima de un metro, o una millonésima de milímetro, lo que mide una hormiga y 100 veces más pequeño que una bacteria.

La naturaleza ha estado utilizando la nanotecnología desde siempre, en los procesos biológicos de todos los seres vivos durante miles de millones de años. Por ejemplo, la flor de loto tiene unas protuberancias en la escala nano, lo que le confiere propiedades de superhidrofobicidad o la mariposa morpho, tiene propiedades iridiscentes debido a la presencia de nanoestructuras en sus alas. Ya estamos rodeados de miles de millones de nanopartículas, como la sal marina, las sustancias químicas generadas por el plancton oceánico o el humo de los coches diésel.

Los orígenes de la nanotecnología moderna: El sueño de un visionario

Muchos creen que Richard Feynman, ganador del Premio Nobel en 1965 y uno de los diez físicos más famosos de la historia (http://www.caltech.edu/news/physics-world-poll-names-richard-feynman-one-10-greatest-physicists-all-time-368), es uno de los padres de la nanotecnología, sobretodo gracias a una icónica charla realizada en caltech en 1959,  titulada “There is plenty of room at the bottom” (hay mucho espacio allí al fondo) y donde imaginaba la posibilidad de manipular la materia átomo a átomo o aventuraba el nacimiento de las máquinas moleculares. Tuvieron que pasar 25 años de la charla de Feynman, hasta que alguien pronunciara por primera vez la palabra nanotecnologia, fue  el profesor Taniguchi. Otro personaje clave fue Eric Drexler, que finalizando los 70, e inspirado por la fantástica charla de Feynman, comenzó a dar los primeros pasos de la investigación nanotecnológica e inició los primeros estudios en nanorobótica. Otro hito, fue el descubrimiento a principios de la década de los 80 se descubrió en las instalaciones de IBM en Suiza uno de los grandes microscopios que impulsaría la nanotecnología, el microscopio de Efecto Tunel que junto al microscopio de Fuerzas Atómicas descubierto en 1986, fueron una de las primeras herramientas en cumplir el sueno de Feynman, el de la manipulación a escala atomica. Otros hechos destacables fueron el descubrimeinto de distintos alotropos del carbono, como el el carbono C60, llamado buckyball, que permitió obtener el Premio Nobel de Química 1996 a sus descubridores, Robert Curl, Harold Kroto y Richard Smalley. El carbono con una nanoestructura cilíndrica – el nanotubo – que se descubrió en 1991 o el descubrimiento del grafeno en 2004 por parte de Andréy Gueim y Konstantín Novosiólov. Entre la conferencia de Feymann y la actualidad, existen otros hitos e historias que marcan su desarrollo, algunos los podéis consultar aquí.

Bienvenidos a nanoland Cuando las cosas no son ni lo que parece ni como las conocemos

Las propiedades electrónicas, magnéticas, ópticas o mecánicas de las nanopartículas son muy sensibles a su tamaño y se pueden modificar variando su forma y dimensiones, esto hace que se comporten de una manera muy diferente a como las conocemos en el mundo macro. Esto hace que los nanomateriales, cuyo tamaño se aproxima al del átomo, manifiesten propiedades sorprendentemente diferentes a las que poseen cuando su tamaño se aleja de los 100 nm. Algunos de los factores que favorecen este cambio de propiedades son por ejemplo, la enorme área superficial de estos materiales, los efectos de confinamiento cuántico y la explicación de sus fenómenos gracias a la mecánica cuántica. Esto se traduce en que por ejemplo, el oro deja de ser dorado y adquiere una gama amplia de colores debido al fenómeno cuántico del plasmón de resonancia, el óxido de hierro nano, es un ferrofluido con propiedades superparamagnéticas o el óxido de titanio se convierte en un superóxido superhidrofóbico.

Y todo esto…¿Tiene aplicaciones?

La nanotecnología ya se aplica comercialmente en miles de productos que van desde teléfonos móviles, nuevos alimentos, dispositivos médicos, revestimientos químicos, kits de pruebas de salud personal, discos de ordenador, raquetas de tenis y palos de golf a protectores solares y cosméticos, entre otros. La nanociencia no es sólo una ciencia, es una plataforma multidisciplinar que incluye la biología, la química, la física, la ciencia de los materiales y la ingeniería. La nanotecnología permite nuevos desarrollos en electrónica, medicina, salud y en muchos productos de consumo. Sin ningún tipo de dudas, la podemos considerar como una de las revoluciones industriales de nuestro siglo.

Las oportunidades son infinitas…pero ¿estamos preparados?

La nanotecnología cambiará nuestras vidas de muchas maneras. Es importante que se desarrolle de manera responsable y que también aborde las preocupaciones de los ciudadanos. En el nivel Nano las diferencias entre las disciplinas científicas se desvanecen. La nanotecnología necesita nuevos enfoques que cruzan las fronteras de la tradición entre la física, la química, la biología y la ingeniería. Por lo tanto, el caso de las nanotecnologías abre un nuevo paradigma respecto a su uso y regulación, ya que por primera vez no esperamos a tener evidencias de su efecto nocivo, para abrir un debate y actuar sobre su uso seguro, intentando evitar los errores cometidos con otros químicos tóxicos.

Efectivamente la nanotecnología ya está aquí y ha venido para quedarse. Tenemos que estar preparados para esta nueva tecnología que cada vez será más habitual en nuestros días.

Profesoras Araceli Giménez y Ania Munera.