NANOTECNOLOGIA

La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman (Breve cronología - historia de la nanotecnología).

La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La nanotecnologia es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.

LOS NANOALCANCES

La nanotecnología permitirá manejar átomos y moléculas con absoluta precisión. Cabe mencionar que los cuatro grupos de sólidos presentes en la naturaleza, metales, cerámicas, semiconductores y polímeros, están siendo tratados según este proceso y ya se han obtenido metales cinco veces mas resistentes que los naturales, cerámicas que no se rompen, materiales que cambian de color según el espectro de luz sobre su superficie, y que se vuelven en algunos casos totalmente transparentes.

ALCANCES DE LA NANOTECNOLOGIA

1959 El padre de la «nanociencia», Richard Feynman, premio Nóbel de Física, quién en propuso fabricar productos con base en un reordenamiento de átomos y moléculas. En ese año, el gran físico escribió un artículo que analizaba cómo las computadoras trabajando con átomos individuales podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas.

1981 Con la invención del microscopio de barrido por efecto túnel, se da origen a la nanotecnología moderna. El físico alemán Gerd Binnig y el suizo Heinrich Rohrer desarrollan un microscopio en el cual un espécimen es examinado midiendo minúsculas corrientes eléctricas entre la superficie y una finísima punta metálica. La técnica puede producir un mapa generado por computadora de la superficie mostrando los contornos de átomos individuales.

1985 Se descubren los buckminsterfullerenos, lo que hará ganar en 1996 a Harry Kroto el Premio Nóbel por haberlos descubierto. Los buckminsterfullerenos y fullerenos son partículas muy pequeñas de 100 nanómetros, 0.1 micrómetros de diámetro, mejor conocidas como nanopartículas, que pueden ser utilizadas para realizar casi cualquier cosa a escala microscópica.

1986 Eric Drexler publica su libro “Engines of creation”, donde siembra las promesas y peligros de la manipulación molecular. Desde entonces la nanociencia está referida a sus aportaciones a la “nanotecnología molecular”, o sea, a la construcción de nanomáquinas hechas de átomos, las cuales son capaces de construir ellas mismas otros componentes moleculares. Drexler preside el Foresight Institute, y se le considera como uno de los mayores visionarios sobre este tema.

1991 Sujio Ijima, un ingeniero japonés de NEC descubre los nanotubos de carbono, una de las principales aplicaciones de la nanotecnología. Se trata de moléculas 50.000 veces más finas que un cabello humano, cien veces más sólidas y seis veces más ligeras que el acero, lo que permitirá numerosas aplicaciones futuristas.

1997 Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo, con un tamaño aproximado de una célula de sangre.

2001 Existe un gran consenso en que la nanotecnología nos llevará a una segunda revolución industrial en el siglo XXI tal como anunció ese año Charles Vest (ex-presidente del MIT).

James Gimzewski, entra en el libro de récords Guinness por haber inventado la calculadora más pequeña del mundo.

FUTURAS APLICACIONES

Según un informe de un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto, en Canadá, las diez aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología son:
Almacenamiento, producción y conversión de energía
Mejoras en la productividad agrícola
Tratamiento y remediación de aguas
Diagnóstico y cribaje de enfermedades
Sistemas de administración de fármacos
Procesamiento de alimentos
Remediación de la contaminación atmosférica
Construcción
Monitorización de la salud
Detección y control de plagas
Informática y wearables

NANOMAQUINAS

La nanotecnología intenta minimizar la fabricación con un potencial ahorro de costes, materias primas, energía, etc. De aquí que aparezca una nueva generación de máquinas según sus átomos. Algunas de esta nueva generación de máquinas tendrán un gran impacto potencial en relación con la salud, prevención de enfermedades, etc.

Las nanomáquinas constituirían, según expertos, una segunda revolución industrial para la humanidad y la concepción de una vida muy distinta y en un entorno (ciudad futura) muy diferente. Las implicaciones sociales, empresariales y políticas tendrían un largo alcance. Todo esto sin mencionar otros efectos de la nanotec relacionados con cuestiones militares o de defensa en general. Lo "nano" abriría la puerta a potenciales riesgos o peligros de una entidad desconocida. En todo caso interesa subrayar su significado para la nanociencia como un paso de gigantes en sus múltiples aplicaciones en beneficio de la humanidad.

¿Que es, entonces, una nanomáquina?

Es un robot muy pequeño, practicamente microscopico, capaz de manipular la materia a nivel molecular o atómico. Probablemente se le ocurra una pregunta obvia, ¿como construímos algo así, si nosotros mismos no podemos manipular la materia a ese nivel?. Bien, eso no es del todo cierto. Existen en la actualidad dispositivos que permiten manipular materiales a nivel atómico, por ejemplo, el llamado microscopio de efecto tunel. Si, suena raro, ¿verdad?. Un microscopio es algo que permite "ver", no "mover". Sin embargo, este aparatito nos habilita para una cierta manipulación de la materia (primitiva, claro), es capaz de tomar átomos de a uno para colocarlos en el lugar que mas convenga a sus operadores. De todos modos la cuestión de construír nanomáquinas no es tan simple como manipular átomos de este modo.

¿Como lo haría yo?

A ver, digamos que puedo construír un robot de tamaño normal provisto de brazos sensibles y manos manipuladoras, además de capacidad de desplazamiento. Programo a este robot (entre otras cosas) para construír un nuevo robot de, digamos, la mitad de su tamaño pero igual a él en todos los otros aspectos. ¿Está entendiendo?. El nuevo robot poseería tambien la programación para construír otro robot de la mitad de su propio tamaño, y así sucesivamente hasta el tamaño que se me ocurra. ¿Sencillo verdad?. Lastima, porque no funciona...
En primer lugar existen varias limitaciones en la construcción de circuitos integrados. Debe haber observado que en los últimos años el tamaño de las computadoras ha venido disminuyendo mientras que su capacidad y velocidad han aumentado significativamente. Esto se debe a la mejora en técnicas para lograr que un numero cada vez mas grande de transistores quepan en una pequeña placa (en la actualidad hasta diez millones).

¿Como se logra esto?

Se diseña un modelo grande del circuito con todos los detalles que se deseen y luego empleando una tecnología óptica llamada litografía se transfiere este circuíto a una pequeña oblea de silicio. El problema es que para que la cosa funcione, el tamaño de los objetos a proyectar sobre la oblea no puede ser menor que la longitud de onda de la luz que se emplee en la proyección.