NANOTECNOLOGIA

REALIZADO POR: Alberto González

1ºBach.-----2/1/12

INTRODUCCION

La Nano ciencia es un área emergente de la ciencia que se ocupa del estudio de los materiales de muy pequeñas dimensiones.

El significado de la "nano" es una dimensión: 10 elevado a -9.

Esto es: 1 nanómetro = 0,000000001 metros.Es decir, un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro.También: 1 milímetro = 1.000.000 nanómetros.

Una definición de nano ciencia es aquella que se ocupa del estudio de los objetos cuyo tamaño es desde cientos a décimas de nanómetros.

Hay varias razones por las que la Nano ciencia se ha convertido en un importante campo científico con entidad propia. Una es la disponibilidad de nuevos instrumentos capaces de "ver" y "tocar" a esta escala dimensional. A principios de los ochenta fue inventado en Suiza (IBM-Zurich) uno de los microscopios capaz de "ver" átomos. Unos pocos años más tarde el Atomic Force Microscopefue inventado incrementando las capacidades y tipos de materiales que podían ser investigados...

En respuesta a estas nuevas posibilidades los científicos han tomado conciencia de potencial futuro de la actividad investigadora en estos campos. La mayor parte de los países han institucionalizado iniciativas para promover la nanociencia y la nanotecnología, en sus universidades y laboratorios.

DEFINICION

La nanotecnología 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.

Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas,

demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, científicos

utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y

poco costosos con propiedades únicas.

La nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes para los

problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por la humanidad,

desde nuevas aplicaciones médicas o más eficientes a soluciones de

problemas ambientales y muchos otros.

HISTORIA

Su impacto en la vida moderna aún parece una historia de ciencia ficción. Fármacos que trabajan a nivel atómico, microchips capaces de realizar complejos análisis genéticos, generación de fuentes de energía inagotables, construcción de edificios con micro robots, combates de plagas y contaminación a escala molecular, son sólo algunos de los campos de investigación que se desarrollan con el uso de la nanotecnología, conocimiento que permite manipular la materia a escala manométrica, es decir, átomo por átomo.

Considerado por la comunidad científica internacional como uno de los más "innovadores y ambiciosos" proyectos de la ciencia moderna, la nanotecnología tiene su antecedente más remoto en un discurso pronunciado en diciembre de 1959 por el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel, quien estableció las bases de un nuevo campo científico.

Vinculado a la investigación científica desarrollada por las principales instituciones públicas de educación superior, la nanotecnología fomenta un modelo de colaboración interdisciplinario en campos como la llamada nano medicina -aplicación de técnicas que permitan el diseño de fármacos a nivel molecular-, la nano biología y el desarrollo de micro conductores.

APENAS UNA DÉCADA

A pesar de que hace sólo una década que comenzó el "despegue mundial" de este nuevo campo científico, hoy existen cerca de 3 mil productos generados con nanotecnología, la mayoría para usos industriales, aunque las investigaciones más avanzadas se registran en el campo de la medicina y la biología.

La nanotecnología, es un campo científico que requiere de una colaboración multidisciplinaria muy estrecha que impida que los países menos desarrollados sigan rezagados ante los niveles alcanzados en Estados Unidos, Inglaterra y Japón, donde existe una opinión generalizada de que el futuro de la ciencia y el bienestar que pueda alcanzar la humanidad en un futuro está estrechamente vinculado con nuevas técnicas a nivel molecular.

Hoy día, este campo científico está orientado a la ciencia molecular que hace posible diseñar microchips electrónicos capaces de identificar en sólo ocho minutos, al colocar una gota de sangre, las enfermedades que padeció la familia del paciente y a cuáles puede ser propenso, así como el diseño de modernos fármacos capaces de atacar el cáncer a nivel atómico sin causar daño a las células sanas.

REALIDAD O CIENCIA FICCIÓN

Sin embargo, a pesar de que se avanza continuamente en el diseño de nuevos medicamentos y técnicas con capacidad de manipular la materia átomo por átomo, no existen fechas precisas para que todos estos adelantos sean una realidad en la vida cotidiana de millones de personas, pues la ciencia, al igual que el arte, también tiene a la imaginación y la creatividad como motores.

Algunas de las investigaciones más recientes en la búsqueda de tratamientos alternativos contra el cáncer fueron difundidas por un grupo de investigadores estadunidenses. En ellas se usaron nano partículas de oro para el tratamiento del mal, lo que representa un gran logro para el combate contra esta enfermedad, a pesar de que puedan transcurrir varios años antes de su aplicación en seres humanos.

Actualmente, muchos productos generados por la nanotecnología han sido aplicados a la vida cotidiana de millones de personas, como el uso de materiales más livianos y resistentes, catalizadores con nano partículas de platino en los vehículos para hacer más eficiente el consumo de combustible, hasta tecnología de punta en el desarrollo de proyectos espaciales.

La nanotecnología y el conocimiento de los procesos biológicos, químicos y físicos a nivel molecular, se convertirán en una de las revoluciones científicas más importantes para la humanidad, la cual debe ser difundida e incorporada en la sociedad con una amplia participación y apoyo por parte del Estado y la iniciativa privada.

La "excelente" calidad de las investigaciones desarrolladas por especialistas requiere de mayor impulso financiero que garantice el futuro de importantes proyectos y de un cambio en la cultura científica que permita que la mayoría de la población conozca el potencial de un nuevo campo científico que puede cambiar el futuro de la humanidad.

El principal reto será incorporar la nanotecnología como un nuevo campo multidisciplinario vinculado estrechamente a la sociedad, tanto por sus aplicaciones como por su potencialidad para resolver los problemas más urgentes, como el acceso a recursos energéticos, agua o alimentos.

A ello se suma la falta de interés de importantes sectores de la iniciativa privada que pueden participar en el desarrollo de una tecnología moderna y eficiente que repercutirá tanto en la calidad de vida de las personas como en el consumo de diversos artículos.

Sin un programa de divulgación que informe a la sociedad y al sector industrial de los avances que puede generar la nanotecnología, se agudizará el rezago científico en el que se ubican muchos de los países en desarrollo, a pesar de tener un cuerpo científico altamente capacitado, pero sin recursos ni difusión.

ENSAMBLAJE INTERDISCIPLINARIO

La característica fundamental de nanotecnología es que constituye un ensamblaje

interdisciplinar de varios campos de las ciencias naturales que están altamente

especializados. Por tanto, los físicos juegan un importante rol no sólo en la construcción del

microscopio usado para investigar tales fenómenos sino también sobre todas las leyes de

la mecánica cuántica. Alcanzar la estructura del material deseado y las configuraciones de

ciertos átomos hacen jugar a la química un papel importante. En medicina, el desarrollo

específico dirigido a nano partículas promete ayuda al tratamiento de ciertas enfermedades.

Aquí, la ciencia ha alcanzado un punto en el que las fronteras que separan las diferentes

disciplinas han empezado a diluirse, y es precisamente por esa razón por la que la

nanotecnología también se refiere a ser una tecnología convergente.

Una posible lista de ciencias involucradas sería la siguiente:

Química (Moleculares y computacional)

Bioquímica

Biología molecular

Física

Electrónica

Informática

Matemáticas

Medicina

FUTURAS APLICACIONES

Según un informe de un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto,

en Canadá, las quince aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología son:

Almacenamiento, producción y conversión de energía.

Armamento y sistemas de defensa.

Producción 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.

Control de desnutrición en lugares pobres.

Informática.

Alimentos transgénicos.

Cambios térmicos moleculares (Nano termología).

APLICACIONES ACTUALES

Nanotecnología aplicada al envasado de alimentos. Una de las aplicaciones de la

nanotecnología en el campo de envases para alimentación es la aplicación de

materiales aditivados con nano arcillas, que mejoren las propiedades mecánicas,

térmicas, barrera a los gases, entre otras; de los materiales de envasado. En el

caso de mejora de la barrera a los gases, las nano arcillas crean un recorrido

tortuoso para la difusión de las moléculas gaseosas, lo cual permite conseguir una

barrera similar con espesores inferiores, reduciendo así los costes asociados a los

materiales.

Los procesos de incorporación de las nano partículas se pueden realizar mediante

extrusión o por recubrimiento, y los parámetros a controlar en el proceso de

aditivación de los materiales son: la dispersión nano partículas, la interacción de

las nano partículas con la matriz, las agregaciones que puedan tener lugar entre

las nano partículas y la cantidad de nano partículas incorporada.

En un centro tecnológico están desarrollando y caracterizando nuevos

“nanocomposites” basados en polímeros y mezclas poliméricas para aplicaciones

industriales, funcionalización de envases de PET con nano arcillas, una

metodología de diseño de envases para sistematizar la incorporación de aspectos

diferenciales clave para el éxito del producto: nano compuestos para la mejora de

las propiedades barrera de materiales de envase y una sistemática de diseño de

envases considerando las exigencias del consumidor, desarrollando y evaluando

materiales funcionalizados con nano arcillas.

AVANCES EN NANOTECNOLOGIA

Los nanotubos de carbono (CNTs) están constituidos por redes hexagonales de carbono

curvadas y cerradas, formando tubos de carbono manométricos con una serie de

propiedades fascinantes que fundamentan el interés que han despertado en

numerosas aplicaciones tecnológicas. Son sistemas ligeros, huecos y porosos que

tienen alta resistencia mecánica, y por tanto, interesantes para el reforzamiento

estructural de materiales y formación de “composites” de bajo peso, alta resistencia a

la tracción y enorme elasticidad. 

Nanotecnología contra el cáncer: Un equipo de científicos insertó tubos

sintéticos microscópicos, llamados nanotubos de carbono, en las células enfermas

tras exponerlos a luz cercana infrarroja usando un láser. De esta forma lograron

acabar con las células, mientras que aquellas a las que no les insertaron los tubos

no resultaron afectadas.

Nanotecnología y la exploración espacial: La NASA está apoyando la

floreciente ciencia de la nanotecnología. La idea básica es aprender a tratar la

materia a escala atómica —poder controlar con la suficiente precisión— átomos

individuales y moléculas para diseñar máquinas del tamaño de una molécula,

electrónica avanzada y materiales "inteligentes". Si los visionarios están en lo

cierto, la nanotecnología podría llevar a robots que usted podría sostener en la

yema del dedo, trajes espaciales autorreparables, ascensores espaciales y otros

fantásticos dispositivos. El cabal desarrollo de algunas de estas cosas puede

llevar más de 20 años; otras están tomando forma en el laboratorio hoy en día.

Nanotecnología, la próxima revolución: Aplicaciones muy diversas que se verán

incrementadas en unos pocos años por una tecnología con un potencial que

indudablemente revolucionará el mundo que nos rodea, la nanotecnología. Se

trata del estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de

materiales, aparatos y sistemas a través del control de la materia en una escala de

un nanómetro, aproximadamente una mil millonésima de metro.

Un estudio elaborado por la Organización de Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) y Allianz Group señala que su desarrollo futuro se producirá en tres fases, estando ya inmersos en la primera de ellas, que se caracteriza por el uso de la nanotecnología principalmente en aplicaciones de industrias punteras desde el punto de vista técnico, como por ejemplo la aeroespacial. 

La segunda fase comenzará a lo largo del 2009, cuando los mercados electrónicos y de las Tecnologías de la Información estén preparados para incorporar las innovaciones en materia de microprocesadores y chips de memoria construidos mediante procesos nanométricos.

A partir del 2010, la nanotecnología se extenderá a todos los bienes manufacturados, destacando las aplicaciones sanitarias para la salud humana de aplicaciones como biosensores, la dosificación de fármacos en puntos muy concretos o nano dispositivos portadores de medicamentos que curarán selectivamente las células cancerígenas.

Nanotecnologia e informática: Nuevos avances en nanotecnología pone a tiro a

las supercomputadoras del mañana. Dentro de unos años, las computadoras

serán bastante diferentes de las actuales. Los avances en el campo de la

nanotecnología harán que las computadoras dejen de utilizar el silicio como

sistema para integrar los transistores que la componen y empiecen a manejarse

con lo que se llama mecánica cuántica, lo que hará que utilicen transistores a

escala atómica. 

Aproximadamente para el año 2010, el tamaño de los transistores o chips llegará a

límites de integración con la tecnología actual, y ya no se podrán empaquetar más

transistores en un área de silicio, entonces se entrará al nivel atómico o lo que se

conoce como mecánica cuántica.

Nanotecnologia y medicina: El enfermo, el anciano y el herido sufren una

desorganización de los átomos provocada por un virus, el paso del tiempo o un

accidente de coche", escribía Eric Drexler en su obra Engines of Creation en 1986.

"En el futuro habrá aparatos capaces de reorganizar los átomos y colocarlos en su

lugar". Con estas palabras preconizaba la revolución que ha supuesto la aplicación de

los conocimientos y las tecnologías del nanocosmos a la medicina. Hoy por hoy, la

nanomedicina es ya una realidad que está produciendo avances en el diagnóstico, la

prevención y el tratamiento de las enfermedades. 

CÁPSULAS QUE NAVEGAN POR LA SANGRE 

El matrimonio entre medicina y nanotecnología se está convirtiendo en

una pesadilla para el cáncer. El combate de la

enfermedad a escala molecular permite detectar

precozmente la enfermedad, identificar y atacar de

forma más específica a las células cancerígenas.

Por eso, el Instituto Nacional del Cáncer de Estados

Unidos (NCI) ha puesto en marcha la "Alianza para

la nanotecnología en el cáncer", un plan que incluye

el desarrollo y creación de instrumentos en

miniatura para la detección precoz. 

En la administración de medicamentos, las nuevas técnicas son ya un hecho.

"Los nano sistemas de liberación de fármacos actúan como transportadores de

fármacos a través del organismo, aportando a estos una mayor estabilidad frente a

la degradación, y facilitando su difusión a través de las barreras biológicas y, por lo

tanto el acceso a las células diana", explica María José Alonso, investigadora de la

Universidad de Santiago de Compostela, que trabaja en esta línea desde 1987. En

el tratamiento del cáncer, asegura, "estos nano sistemas facilitan el acceso a las

células tumorales y reducen la acumulación del fármaco en las células sanas y,

por tanto, reducen los efectos tóxicos de los antitumorales". 

VENTAJAS DE LA NANOTECNOLOGIA:

El uso de la Nanotecnología molecular (MNT) en los procesos de producción y fabricación podría resolver muchos del los problemas actuales.

Por ejemplo:La escasez de agua es un problema serio y creciente. La mayor parte del consumo del agua se utiliza en los sistemas de producción y agricultura, algo que la fabricación de productos mediante la fabricación molecular podría transformar.

Las enfermedades infecciosas causan problemas en muchas partes del mundo. Productos sencillos como tubos, filtros y redes de mosquitos podrían reducir este problema.

La información y la comunicación son herramientas útiles, pero en muchos casos ni siquiera existen. Con la nanotecnología, los ordenadores serían extremadamente baratos.

Muchos sitios todavía carecen de energía eléctrica. Pero la construcción eficiente y barata de estructuras ligeras y fuertes, equipos eléctricos y aparatos para almacener la energía permitirían el uso de energía termal solar como fuente primaria y abundante de energía.

El desgaste medioambiental es un serio problema en todo el mundo. Nuevos productos tecnológocos permitirían que las personas viviesen con un impacto medioambiental mucho menor.

Muchas zonas del mundo no pueden montar de forma rápida una infraestructura de fabricación a nivel de los países más desarrollados. La fabricación molecular puede ser auto-contenida y limpia: una sola caja o una sola maleta podría contener todo lo necesario para llevar a cabo la revolución industrial a nivel de pueblo.

La nanotecnológica molecular podría fabricar equipos baratos y avanzados para la investigación médica y la sanidad, haciendo mucho mayor la disponibilidad de medicinas más avanzadas.

DESVENTAJAS DE LA NANOTECNOLOGIA:

La nanotecnología molecular es un avance tan importante que su impacto podría llegar a ser comparable con la Revolución Industrial pero con una diferencia destacable - que en el caso de la nanotecnología el enorme impacto se notará en cuestión de unos pocos años, con el peligro de estar la humanidad desprevenida ante los riesgos que tal impacto conlleva. Algunas consideraciones a tener en cuenta incluyen:

Importantes cambios en la estructura de la sociedad y el sistema político.

La potencia de la nanotecnología podría ser la causa de una nueva carrera de armamentos entre dos países competidores. La producción de armas y aparatos de espionaje podría tener un coste mucho más bajo que el actual siendo además los productos más pequeños, potentes y numerosos.

La producción poco costosa y la duplicidad de diseños podría llevar a grandes cambios en la economía.

La sobre explotación de productos baratos podría causar importantes daños al medio ambiente.

El intento por parte de la administración de controlar estos y otros riesgos podría llevar a la aprobación de una normativa excesivamente rígida que, a su vez, crease una demanda para un mercado negro que sería tan peligroso como imparable porque sería muy fácil traficar con productos pequeños y muy peligrosos como las nano fábricas.

Existen numerosos riesgos muy graves de diversa naturaleza a los que no se puede aplicar siempre el mismo tipo de respuesta.

Las soluciones sencillas no tendrán éxito. Es improbable encontrar la respuesta adecuada a esta situación sin entrar antes en un proceso de planificación meticulosa.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnolog%C3%ADa

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http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanotubos.html

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