Bloc 2Noves necessitats,

nous materials

NANOTECNOLOGIA

NANOCIÈNCIA : estudi d'objectes i fenòmens a escala nanomètrica (1-100 nm): àtoms i molècules per crear materials amb propietats concretes.

NANOTECNOLOGIA: estudi, disseny, creació, síntesi, manipulació i aplicació de materials, aparells i sistemes funcionals, a través del control de la matèria a nanoescala i l'explotació de fenòmens i propietats de la matèria a nanoescala.

Ex: gruix d'un full de paper: ~ 100.000 nm

Què té d'interessant la nanoescala??

Les partícules a nanoescala tenen propietats diferents si les comparem amb les de mida normal:

--- l'àrea efectiva augmenta, i per tant, la reactivitat.--- canvia el color en moltes substàncies, per exemple en els semiconductors (Si, ZnO, CdO, ...) o en l'or:

--- Canvia els punts de fusió : →→

NANOCOMPOSTOS DEL CARBONI:

Hi ha els furel·lens i els nanotubs.

A-- FUREL·LENS: són nanoestructures formades per 60 àtoms de carboni formant un icosaedre (C60). Són la 3a estructura més estable del carboni, després del diamant i del grafit.Aquesta estructura té la característica que pot contenir la dosi d'un medicament concret, i l'estructura permet que la bola es trenqui si entra en contacte amb determinades substàncies presents al voltant de les cèl·lules infectades i alliberar el medicament en el seu interior.

B-- NANOTUBS : és un material descobert a principis dels anys 90. Els furel·lens en forma de boles van deixar pas als furel·lens tubulars o nanotubs, que són les fibres més resistents que es coneixen: un únic nanotub és de 10 a 100 vegades més resistent que un d'equivalent en acer, i és moltíssim més lleuger i barat. (molt més lleuger que l'alumini, el metall més lleuger). També condueixen molt bé l'electricitat i són més elàstics que els metalls.

Els nanotubs tenen diàmetres de pocs nanòmetres (10.000 vegades més petit que un cabell) i poden arribar, de moment a 18 mm de llargada.

Si el nanotub té, a més del carboni, altres elements com ara el bor, es pot aconseguir que es converteixi en un conductor. En aquest parlaríem de nanocables o nanointerruptors.

Això obre unes possibilitats per l'electrònica, ja que la conducció dels electrons és quasi instantània d'un extrem a l'altre sense que hi hagi pèrdues d'energia (cosa que passa als cables de coure convencionals). Aquesta tecnologia es fa servir, per exemple, en les pantalles dels telèfons mòbils.

APLICACIONS DELS NANOTUBS:

--- Electrònica: com poden exercir el mateix paper que el silici, es poden emprar en dispositius electrònics però a escala molecular, on els semiconductors deixen de funcionar.

--- Biomedicina: cèl·lules nervioses cobertes de xarxes de nanotubs de carboni, que fan augmentar el senyal neuronal, poden arribar a reconnectar neurones danyades.

--- Esports: a causa de la seva resistència mecànica, s'utilitzen per fer més fortes les raquetes, els manillars, els pals de golf, ...

--- Regeneració òssia i de teixits: són uns excel·lents materials de fusió gràcies a la seva resistència mecànica, flexibilitat, elasticitat i baixa densitat.

--- Teràpia fototèrmica: els nanotubs presenten una forta capacitat d'absorció de radiació infraroja (IR), mentre que els sistemes biològics són transparents a aquesta llum. Aquesta gran capacitat d'absorció d'IR, permet que aquests s'escalfin fins a temperatures suficientment altes per destruir els mitocondris, fent que es mori la cèl·lula. Si això es fa bé, es poden matar les cèl·lules canceroses, deixant intactes les altres.

--- Transportistes de fàrmacs: ja que per la seva mida poden travessar les membranes cel·lulars i alliberar el fàrmac a dins. També tenen l'avantatge que poden ser eliminats completament de l'organisme i tenen una dispersió inelàstica de fotons, és a dir, que emeten un senyal acústic únic que permet fer el seguiment del transport del medicament in vivo.

--- Memòries més denses: 1000 vegades més de capacitat. (DVD's amb milions de pel·lícules)

--- En medicina : ADN programat per produir determinades substàncies, reparació de teixits mitjançant la construcció d'estructures autoreparables, ...

--- Cèl·lules solars: gràcies a les singulars característiques elèctriques dels nanotubs, es creu que poden ser eficaços en la conversió d'energia solar en elèctrica. Està en estudi.

--- Nanoxips: miniaturització dels xips i augment de la capacitat.

--- Teixits retardants del foc, que rebutgen les olors, que degraden els compostos químics (aplicació militar), que no s'arruguen, ...

--- Nanocatalitzadors per millorar l'eficiència en els reaccions energètiques.

--- Filtres per depurar les aigües, que tenen els porus tan petits (de menys de 100 nm ) que no deixen passar ni virus ni bacteris.

--- En la construcció: permetrà identificar i reparar automàticament esquerdes en carreteres i edificis, obtenir materials més resistents que l'acer i el formigó, ...

--- Materials amb aïllament tèrmic i acústic perfecte.

--- Teixits hidròfobs, que repelen les taques o l'aigua: nanofibres que creen un coixí d'aire al voltant de les fibres, actuant com la pell del préssec, fent que el líquid llisqui i no impregni el teixit.

MÉS APLICACIONS DE LA NANOTECNOLOGIA

--- Gases per cremades: contenen nanopartícules d'argent que actuen com a antibacterians contra més de 150 microbis.

--- Adhesius per a restauració dental: contenen nanopartícules de silici que permeten fer unions fortes entre l'esmalt de les dents i les corones dentals.

--- Diagnòstic de malalties: s'utilitzen nanopartícules d'or per a l'observació de nivells de glucosa en sang i nanopartícules magnètiques per a la detecció precoç de cèl·lules cancerígenes, VIH i Alzheimer.

--- Electrònica: S'utilitzen nanopartícules metàl·liques per a la fabricació de nanotransistors i memòries d'ordinador.

NANOROBOTS

Un nanorobot és una màquina molt petita feta a base d'àtoms i molècules, la finalitat de la qual és fer un treball específic en una dimensió molecular, per exemple reparar o destruir una cèl·lula.

A més a més, aquestes petites màquines poden enviar informació a l'exterior i rebre-la, amb la qual cosa, l'activitat dels nanorobots pot ser controlada mitjançant una computadora.

Una de les aplicacions més atractives es troba en la medicina: reparar teixits danyats, destruir tumors o detectar alteracions en algun òrgan.

Una altra aplicació pot ser en la branca de l'ecologia: destruir agents contaminants per mitjà d'un atac químic selectiu, transformant-los en materials innocus pel medi ambient.

Nanorobot atacant una cèl·lula cancerígena

Nanorobot transportant glòbuls vermells per ajudar-los a fluir i evitar malalties coronàries greus.

Nanorobot transportant espermatozoides cap al seu destí, augmentant les possibilitats de que hi arribin

La cirurgia plàstica podrà ser duta a terme per nanomàquines. Aquests dispositius són petits robots microscòpics que poden treballar a un nivell minúscul i actuar amb major precisió.

Aquesta revolució tecnològica tindrà defensors i detractors, però és imparable:

-- Millora de la producció gràcies a l'abaratiment i la rapidesa de la producció de prototips.-- Matèries primeres més barates (minimització dels costos de producció)

IMPACTE SENSE FRONTERES IMPACTE SENSE FRONTERES TRANSFORMACIÓ GLOBALTRANSFORMACIÓ GLOBAL

Per estudiar els objectes i la matèria a nanoescala, es fan servir els microscopis d'efecte túnel: dissenyat a la dècada dels 80, aquest instrument no ofereix una imatge directa de l'objecte, sinó que fa com un escombratge de la superfície àtom a àtom. És una agulla amb un àtom a l'extrem, que detecta tots els detalls, per petits que siguin. Al final aconseguim una imatge amb resolució atòmica.

CONSIDERACIONS ÈTIQUES

La nanotecnologia, com tota revolució, planteja problemes ètics, com a conseqüència de la seva repercussió sobre els éssers vius.

Factors negatius: --- que les màquines prenguin les seves pròpies decisions sense la supervisió de cap humà.--- quan un grup d'elit d'humans prengui el control del món, esclavitzant a la resta.