NANOTECNOLOGIA ¿Salvación para la Humanidad?
Ciencias, el 07 de junio 2011 por El Triangular Magazine
Aunque hay pocas personas que tienen conocimiento sobre lo que es la Nanotecnología, esta lleva más de dos decenios en desarrollo y augura cambios tan trascendentales para la Humanidad que incluso hará palidecer la revolución de las computadoras.
En general la nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes para los flagelos que azotan a la humanidad. Se trata de beneficios de todo tipo, desde nuevas aplicaciones médicas o más eficientes hasta soluciones a problemas ambientales y muchos otros; sin embargo, es un hecho claro que el concepto de nanotecnología aún no esta socialmente muy difundido y, por otra parte, su impacto real todavía resulta hipotético ya que sus implicancias aún están en proceso de investigación.
“Lo nano solo sería comparable con la invención del plástico” señaló Paul Alivisatos, Sub-Director de Ciencias Físicas del Centro de Nanofabricación del Laboratorio Nacional Lawrence, en los Estados Unidos. “Estará en todas partes: en los bisturís que usa los doctores para la cirugía y en las telas de nuestra de nuestra ropa”
Lo primero que tenemos que saber acerca de la nanotecnología es que es muy pequeña, demasiado pequeña…
Nano es un prefijo griego que significa “enano” y que en lenguaje científico se aplica a la Nanometría, vale decir, la millonésima parte de un milímetro, una distancia tan pequeña que resulta incomparable en el mundo real, por ejemplo, esta coma abarca aproximadamente medio millón de nanómetros. Es importante aclarar que se trata de una MEDIDA, no un objeto, de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.
Técnicamente la nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Se tiene una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50 nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos -depende de qué esté hecho el nanobot-.
"Un cabello humano tiene aproximadamente 80 mil nanómetros de ancho"
Un nanómetro es a 1 centímetro lo que 1 centímetro es a 100 kilómetros.
Al nandimensionarse un objeto, ciertos materiales comienzan a presentar propiedades extrañas. Por ejemplo, si cortamos un pedazo de papel aluminio en minúsculas tiras, seguirá siendo aluminio, aún después que las a tiras lleguen a un tamaño microscópico, sin embargo, si seguimos cortando el aluminio en pedazos aún más pequeños todavía, llega un momento (entre los 20 y 30 nanómetros) en que los pedazos pueden explotar.
fuente imagen: http://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnología
Es importante aclarar que no todos los materiales cambian de propiedades al llegar a la nanoescala, pero el hecho de que algunos sí lo hagan es una enorme ventaja ya que con estos materiales se pueden fabricar una serie de novedosos y exóticos materiales nuevos como por ejemplo nuevos plásticos conductores de electricidad y revestimientos que eviten la oxidación del hierro, así como nanocápsulas que destruyen las células cancerosas del organismo.
Resulta increíble cómo las sustancias de la materia pueden comportarse de manera mágica, porque es en este nivel donde se determinan las propiedades de la materia, es como si se empezara por encoger a un gato y se siguiera encogiendo hasta que, en un momento dado se transforma en un perro porque a nanoescala ciertos materiales cambian sus propiedades físicas.
Es por ello que para los científicos la nanometría es una verdadera tentación, es el gran desafío de crear un material con las propiedades ideales mediante la modificación de su estructura atómica. Para ello los científicos han desarrollado sofisticadas herramientas como el efecto túnel, con el cual se pueden ver y mover átomos individuales a través de un apunta infinitamente fina del ancho de un solo átomo.
La Naturaleza nos ofrece una gama infinita de maravillas, tal es el caso de un reptil muy interesante llamado Geco, este animal tiene la singular capacidad de mantenerse de cabeza en una hoja de vidrio gracias a los millones de pelos en sus dedos, con cientos de puntas, cada una de 200 nanómetros de ancho. En esta escala, la débil atracción molecular, llamada fuerza de Van der Waals, multiplicada millones de veces, crea la adhesión que le permite al geco sostenerse.
Los artesanos medievales no podían ver el nanomundo, pero ya conocían su poder: las nanopartículas de oro incorporadas al vidrio producen colores que van desde el amarillo anaranjado, hasta el rojo rubí o el morado. Esta metamorfosis ayudó a los artistas a crear vitrales de colores celestiales.
Su aplicación en la Medicina
"Aquí me tienen, con el poco pelo que me queda en la cabeza. Se me cayó casi todo hace unas semanas, después de la quimioterapia. Hace 20 años cuando ni siquiera existía este brutal tratamiento, yo ya estaría muerto. Pero, en otros 20 años, habrá misiles a nanoescala que atacarán las células cancerosas del cuerpo humano y dejarán el resto del cuerpo en santa paz. Probablemente no viva para presenciarlo, mas estoy seguro de que sucederá"
Estas palabras fueron pronunciadas por Richard Smalley el 22 de junio de 1999, premio nobel de Química e investigador pionero de la Nanotecnología, falleció de linfoma no-Hodgkin el 28 de octubre de 2005.
Para casos de enfermedades como el cáncer, es sabido que los tratamientos como la quimioterapia, la radiación y la cirugía son bastante invasivos, dolorosos y debilitantes, es por eso que en este campo se efectúan arduas investigaciones para aplicar la nanotecnología que prometa un tratamiento que prácticamente “no toque” al paciente.
Por ejemplo, algunos científicos han creado esferas de sílice cubiertas de una delgada capa de oro que mide cerca de 170 nanómetros (nm) de diámetro y, al inyectarlas en el flujo sanguíneo de los ratones y pueden llegar a infiltrarse en los tumores. Entonces, cuando un láser infrarrojo se enfoca en el tumor, la intensa luz pasa inocuamnete por el tejido sano pero sobrecalienta las nanocápsulas que a su vez matan las células malignas y dejan intacto el tejido adyacente.
Al inyectarse en un ratón sano, partículas de seleniuro de cadmio, estas brillarán al exponerse a la luz ultravioleta. Estos puntos cuánticos pueden filtrarse en los tumores cancerosos y eliminar las células enfermas sin afectar a las sanas.
Otro experimento de trascendencia se aplica a la cirugía de las arterias y venas: “En una mesa de laboratorio tenemos 2 rebanadas de pollo crudo, un científico llamado Abdré Gobin coloca juntas las 2 rebanadas y vierte sobre la zona de contacto un líquido verdoso (una solución de nanocápsulas de oro y sílice), enciende un láser infrarrojo y procede a sellar la unión a través de la línea verde. Después levanta el pollo con unas pinzas: ahora es una sola pieza de carne.” (Nathional Geographic, junio de 2006).
Este experimento es un precedente importante para que los cirujanos puedan utilizar en el futuro un tratamiento de nanocápsulas para reconectar las venas cortadas en las cirugías, porque una de las tareas más difíciles para un médico durante un trasplante es lograr la reconexión de las arterias cortadas, ya que al coser las puntas hay riesgo de fugas. Con la aplicación de las nanocápsulas de Gobin, se podrían unir los extremos de las venas y obtener un sellado perfecto, como si se “soldara un alambre”.
La importancia del Carbono
El carbono ha demostrado ser un elemento útil en la nanotecnología. Una de las peizas fundamentales de esta ciencia es una molécula compuesta por 60 átomos de carbono que se acomodan para formar una esfera. Una molécula de C60 se parece al domo geodésico inventado por Buckminster Fuller, de donde proviene su apodo: bola de fullereno, o buckyball.
Si se acomodan moléculas de carbonato de calcio e un patrón cerrado, se obtiene carbonato de cal, frágil y terroso. Si estas mismas moléculas se colocan ladrillos, forman las capas de la irisdecente y dura concha del adulón.
En palabras más comprensibles, los nanotubos de carbono poseen una composición ligera y dura que resulta ideal para la confección de equipos deportivos de alta calidad, para reforzar raquetas de tenis, manubrios de bicicletas de montaña, palos de golf. También se usan para los chalecos antibalas, en películas conductoras transparentes para las pantallas de computadoras, celulares, agendas electrónicas, cajeros automáticos, etc.
Ricahrd Smelley, en una entrevista de la Nathional Geographic señaló que los nanotubos serían la solución para la inminente crisis energética mundial, ya que los cables de cobre y alumnio podráin se rreemplazados por nanotubos de carbono, que son capaces de conducir mucha más corriente que los cables de metal tradicional (más de mil millones de amperios por centímetro cuadrado)
Atrapando la luz solar
Tradicionalmente, la manufactura de celdas para la energía solar ha requerido instalaciones con valor de miles de millones de dólares para poder cocinar las hojas de vidrio a temperaturas extremadamente altas, hasta que los átomos se ordenan en un patrón receptivo.
Las nanoestructuras solares, por otro lado, crecen como cristales de azúcar, se pueden agitar en una matriz que no vale más de 100 dólares.
Los paneles de energía solar son más flexibles que las celdas convencionales y de producción más económica. Las hojas de metal se colocan entre cilindros que giran mientras aplican una capa de nanocristales.
Los edificios y casas cubiertos con estos nanopaneles pueden ayudar a disminuir la carga que se genera en las redes eléctricas, en especial durante las horas de mayor consumo.
Después puede utilizarse por ejemplo, para pintar el vidrio de una ventana y convertir un edificio entero en generador de energía solar. O bien, podría integrarse al cuerpo de plástico de un teléfono celular o de una laptop.
La purificación de las aguas
Los investigadores continúan efectuando avances importantes, por ejemplo, han creado las denominadas "nanosondas" para purificar las aguas, filtrándolo todo, desde bacterias hasta contaminantes industriales como el arsénico.
La característica clave de estos nuevos filtros es el hecho de que las nanopartículas tienen una enorme superficie de contacto comparada con su peso. Un gramo de nanoesferas, por ejemplo, tiene la impresionante cantidad de mil metros cuadrados de superficie.
Debido a que las reacciones químicas que neutralizan los contaminantes tiene lugar en la superficie de las esferas, a mayor área disponible, mayor eficiencia del filtro.
Inversiones
Algunos países en vías de desarrollo ya destinan importantes recursos a la investigación en nanotecnología. Se cree que la nanomedicina es una de las áreas que más puede contribuir al avance sostenible del Tercer Mundo, proporcionando nuevos métodos de diagnóstico y cribaje de enfermedades, mejores sistemas para la administración de fármacos y herramientas para la monitorización de algunos parámetros biológicos.
Una de las razones para el rápido crecimiento global de la nanotecnología es que el costo inicial es realtivamente bajo. Los países que se quedaron fuera de la revolución computacional, por no contra con el capital para invertir en la tecnología necesaria para fabricar chips de silicio, tienen ahora más posibilidades en la nueva ola de la nanotecnología.
Actualmente, alrededor de 40 laboratorios en todo el mundo canalizan grandes cantidades de dinero para la investigación en nanotecnología. Unas 300 empresas tienen el término “nano” en su nombre, aunque todavía hay muy pocos productos en el mercado.
La nanotecnología aún promete mucho y los gobiernos están invirtiendo en su desarrollo, por ejemplo EEUU ya desde el año 2005 destinó más de mil millones de dólares para la investigación en nanotecnología, así también pasa con Japón y la Unión Europea.
Y, aunque sus promesas revolucionarias aún están en proceso de investigación, el Tsunami de la nanoteconolgía ya está presente y sus consecuencias aún no se pueden precisar. Son como olas impreceptibles en alta mar pero que, llegando a la costa se aprecian con toda su intensidad, así es la Nanotecnología, un mundo en pañales que nos augura grandes cambios para la Humanidad.
NANOTECNOLOGIA ¿Salvación para la Humanidad?
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