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La Nanotecnología

La Nanotecnología

“Los principios de la física, hasta donde yo sé, no dicen nada en contra de manipular las cosas átomo por átomo”.

Richard Feynman
(premio nobel  por sus aportaciones en la electrodinámica cuántica).

En este artículo presentamos una disciplina muy llamativa y que apenas tiene alrededor de 40 años de haberse desarrollado, se trata de la nanotecnología. Sin embargo, antes de entrar a este tema, aclararemos dos términos importantes que nos ayudarán a comprender mejor el significado de nanotecnología.

Ciencia y tecnología

La ciencia es la disciplina encargada de buscar el conocimiento, es esa necesidad de saber, un reflejo de la curiosidad del ser humano. La misma se plantea de forma objetiva y utilizando el método científico. Generalmente la ciencia se desarrolla en laboratorios, universidades, y centros de investigación. Los resultados de estas investigaciones se redactan en forma de artículos científicos, y luego de una exhaustiva revisión por otros científicos, se publican en revistas científicas para que todo el mundo pueda obtener esos conocimientos, afirmándolos o refutándolos.

En cambio, la tecnología, es la aplicación del conocimiento obtenidos por medio de la ciencia para desarrollar maquinarias, dispositivos con un fin específico. Por ejemplo, el diseño y construcción de una máquina de resonancia magnética.

Las creaciones de nuevos prototipos se dan principalmente en empresas o centros tecnológicos. De igual manera, la aplicación de estos conocimientos para llevar adelante estas invenciones se publica en patentes que le pertenecen a los inventores o desarrolladores.  

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Imagen 1. Se puede ver a la ciencia y a la tecnología como un ciclo, donde cada una es la base de inicio de la otra.

Como se puede apreciar, primero surge la ciencia, y tiempo después, la tecnología. Sin embargo, conforme se desarrolla la tecnología, la misma abre paso a que se creen nuevas herramientas, dispositivos, maquinarias, para generar más ciencia y avanzar. Al final, se convierten en un ciclo, donde cada una es el inicio o generadora de la otra.

Nanociencia y nanotecnología: un campo interdisciplinario

¿Qué son los Nanómetros?

El nanómetro es la unidad de longitud del Sistema Internacional de Unidades (SI) que equivale a unas mil millonésima parte de un metro (1 nm = 10?9 m, 1 nanómetro = 0.000000001 metros.) El símbolo del nanómetro es nm.

Nanociencia

Es la ciencia que surge relacionando la física, química, biología e ingeniería para estudiar los procesos, fenómenos y objetos en escalas nanométricas, con el fin de proporcionar las bases para desarrollar estructuras y materiales para un fin determinado.

Nanotecnología

Al hablar de la nanotecnología se deben mencionar 3 grandes personajes en la historia de la ciencia:

  • Michael Faraday (1791-1867): fue el primero en descubrir lo que hoy llamamos nanopartículas, al estudiar los fenómenos ópticos que se presentaban cuando la luz incidía sobre muestras de oro en las ventanas de las iglesias.
  • Richard Feynman (1918-1988): el 29 diciembre de 1959, en una de sus conferencias, titulada “Hay mucho espacio en el fondo” vaticinó sobre la posibilidad de crear tecnología desde una nueva perspectiva basada en la manipulación y el control de objetos tan pequeños como los propios átomos; algo que hizo reflexionar a muchos, científicos e ingenieros.
  • Erik Drexler: es un científico e ingeniero estadounidense, se le considera el «padre fundador de la nanotecnología». Fue inspirado por la conferencia de Richard Feynman para emprender sus investigaciones en este campo, produciendo por primera vez un trabajo de investigación científico sobre el tema de la nanotecnología. Su trabajo se tituló: Ingeniería molecular: un enfoque para el desarrollo de capacidades generales para la manipulación molecular. Posteriormente publicó el libro Maquinaria Molecular, Fabricación, y Computación.

Nanotecnología y la mecánica cuántica

La nanotecnología está estrechamente relacionada con la mecánica cuántica, disciplina de la física que trata del estudio de la materia a escalas muy pequeñas: a nivel molecular, atómico, subatómico y sus interacciones y procesos que se dan en dicha escala.

La mecánica cuántica ha hecho posible la revolución tecnológica que vivimos hoy en día. Todo lo que tenga que ver con tecnología, allí está envuelta la física cuántica. Podemos ver sus aplicaciones en: las cirugías con láseres, en nuestras computadoras, celulares, etc.

De esta revolución tecnológica, nace la nanotecnología, la cual se puede definir como una disciplina que se apoya de la física, química, biología e ingeniería, y que tiene como objetivo aplicar el conocimiento de la nanociencia para realizar manipulaciones de manera precisa de la materia a escala nanométrica, con el fin de fabricar materiales, estructuras, dispositivos y sistemas con un fin determinado.


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En las siguientes imágenes podemos ver diferentes comparaciones entre el mundo nano, micro y macro. Se pueden ver tantos materiales orgánicos como inorgánicos e invenciones.

Nanotecnología- Comparación nanométrica
Imagen 2. Una comparación entre las escalas de varios organismos biológicos y objetos tecnológicos. Créditos: De Guillaume Paumier.

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Nanotecnología
Imagen 3. Comparación de diferentes objetos. Los objetos cuyo tamaño está comprendido entre 0.1 y 100 nm son con los que trabaja habitualmente la nanotecnología. Recuperado de: Nanociencia y tecnología, entre la ciencia ficción del presente y la tecnología del futuro.

Conclusiones

Algunas de las invenciones de la nanotecnología, sobre todo las más complejas, aún están en etapa de laboratorio, sin embargo, esta fase se presenta como un paso transitorio, para que en un futuro puedan formar parte del día a día de las personas.

Quedan muchas cosas aún para que la nanotecnología se siga desarrollando y aportando diversas invenciones en los diferentes campos e industrias de cada país. Es una tecnología que nació hace 40 años, por lo cual es relativamente jóven. Estamos en los momentos en que se» cocina» una nueva ciencia y tecnología, que dará paso a un sin número de aplicaciones que ayudará a mejorar la calidad de vida de nuestras sociedades.


Referencias

Drexler, E. (1981). Molecular engineering: An approach to the development of general capabilities for molecular manipulation. PNAS, 78 (9) 5275-5278; https://doi.org/10.1073/pnas.78.9.5275

Kaku, M. (2011). La física del futuro: como la ciencia determinará el destino de la humanidad y nuestra vida cotidiana en el siglo XXII. Editorial: Titivillus.

Silvestri, S., Munuce, A., Alassia, M., Seferian, A., Reviglio, A., y Soria, L. (2014). Nanotecnología Hoy: el desafío de conocer y enseña. 1a ed. – Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Recuperado de: http://www.bnm.me.gov.ar/giga1/documentos/EL005265.pdf

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología. (2009). Nanociencia y tecnología, entre la ciencia ficción del presente y la tecnología del futuro. Editorial: Madridcolor I.D., S.L.. España.


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