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Nanotecnología - de una monografía de Iván Alexander Cueva




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

Nano- es un prefijo griego que indica 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.

La nanotecnología promete soluciones nuevas y más eficientes para los problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por la humanidad. Las nanotecnologías prometen beneficios de todo tipo, desde aplicaciones médicas nuevas o más eficientes a soluciones de problemas ambientales y muchos otros; sin embargo, el concepto de nanotecnología aún no es muy conocido en la sociedad.

Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro (10 ^ (-9) metros). Para comprender el potencial de esta tecnología es clave saber que las propiedades físicas y químicas de la materia cambian a escala nanométrica, lo cual se debe a efectos cuánticos. La conductividad eléctrica, el calor, la resistencia, la elasticidad, la reactividad, entre otras propiedades, se comportan de manera diferente que en los mismos elementos a mayor escala.

Aunque en las investigaciones actuales con frecuencia se hace referencia a la nanotecnología (en forma de motores moleculares, computación cuántica, etcétera), es discutible que la nanotecnología sea una realidad hoy en día. Los progresos actuales pueden calificarse más bien de nanociencia, cuerpo de conocimiento que sienta las bases para el futuro desarrollo de una tecnología basada en la manipulación detallada de las estructuras moleculares.

El ganador del premio Nobel de Física (1965), Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado Abajo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom).

La nano-tecnología se refiere a la creación y control de objetos a una nano-escala. No es una disciplina como la química o la física, sino más bien es una herramienta para manipular materiales a muy pequeña escala. La nano-tecnología se ha desarrollado después que se comenzó a observar que los materiales pueden cambiar dramáticamente sus propiedades en la medida que se reduce su tamaño, hasta ser pequeños grupos de átomos.

Con todos estos avances el hombre tuvo una gran fascinación por seguir investigando más acerca de estas moléculas, ya no en el ámbito de materiales inertes, sino en la búsqueda de moléculas orgánicas que se encontrarán en nuestro organismo.

Hoy en día la medicina le da más interés a la investigación en el mundo microscópico ya que en este se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido mas beneficiadas como es la microbiología, la inmunología, la fisiología, en fin casi todas las ramas de la medicina.

Con todos estos avances han surgido también nuevas ciencias como es la ingeniería genética que hoy en día todos han oído escuchar acerca de las repercusiones que puede traer la humanidad como es la clonación o la mejora de especies. Entre estas ciencias también se encuentra otras no muy conocidas como es la nanotecnología, a la cual se le puede definir como aquella que se dedica a la fabricación de la tecnología en miniatura.

La nanotecnología, a diferencia de la ingeniería genética, todavía no está en pasos de desarrollo. Se le puede considerar como "una ciencia teórica" ya que todavía no se le ha llevado a la práctica ya que aún no es viable, pero las repercusiones que acarreará para el futuro son inmensas.

La característica fundamental de la 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.

La nanotecnología molecular tendrá muchos impactos sobre el sector de la medicina en general.

El mundo de la medicina es muy complejo, por lo que todos los beneficios de la nanotecnología para medicina tardarán en hacerse evidentes. No obstante, otros beneficios llegarán de forma inmediata.

Las herramientas de la investigación y la práctica de la medicina serán menos costosos y más potentes. Investigación y diagnóstica serán más eficaces, lo que permitirá una capacidad de respuesta más rápida para tratar nuevas enfermedades.

Numerosos pequeños sensores, ordenadores y diversos aparatos implantables de bajo coste permitirán un control continuo sobre la salud de pacientes así como tratamiento automático. Serán posibles diversos tipos nuevo de tratamiento.

Y mientras los costes de la medicina bajan y el tratamiento de enfermedades más seguro, así sus beneficios serán experimentados por muchas más personas en todo el mundo.

Una posible lista de ciencias involucradas sería la siguiente: Electrónica, Medicina, Informática y Física.

La Nanotecnología avanzada, llamada también "Fabricación Molecular", es un término dado al concepto de ingeniería de nanosistemas (máquinas a escala nanométrica) operando a escala molecular. Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir de átomos. Las propiedades de estos productos dependen de cómo estén esos átomos dispuestos. Así por ejemplo, si reubicamos los átomos podemos hacer diamantes. Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por sílice) y agregamos algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenador.

A partir de los incontables ejemplos encontrados en la biología se sabe que miles de millones de años de retroalimentación evolucionada puede producir máquinas biológicas sofisticadas y estocásticamente optimizadas. Se tiene la esperanza que los desarrollos en nanotecnología harán posible su construcción a través de algunos significados más cortos, quizás usando principios biomiméticos. Sin embargo, K. Eric Drexler y otros investigadores han propuesto que la nanotecnología avanzada, aunque quizá inicialmente implementada a través de principios miméticos, finalmente podría estar basada en los principios de la ingeniería mecánica.

Determinar un conjunto de caminos a seguir para el desarrollo de la nanotecnología molecular es un objetivo para el proyecto sobre el mapa de la tecnología liderado por Instituto Memorial Battelle (el jefe de varios laboratorios nacionales de EEUU) y del Foresigth Institute. Ese mapa debería estar completado a finales de 2006.

Según informes de Investigadores de reconocidas Universidades, las catorce aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología son:
1- Almacenamiento, producción y conversión de energía.
2- Armamento y sistemas de defensa.
3- Producción Agrícola
4 - Tratamiento y remediación de aguas.
5- Diagnóstico y cribaje de enfermedades.
6 - Sistemas de administración de fármacos.
7 - Procesamiento de alimentos.
8 - Remediación de la contaminación atmosférica.
9 - Construcción.
10 - Monitorización de la salud.
11 - Detección y control de Plagas.
12 - Control de desnutrición en lugares pobres.
13 - Informática.
14 - Alimentos transgénicos.

Los campos que están experimentando contínuos avances son:
-Energías alternativas, energía del hidrógeno, pilas (células) de combustible, dispositivos de ahorro energético.
-Administración de medicamentos, especialmente para combatir el cáncer y otras enfermedades.
-Computación cuántica, semiconductores, nuevos chips.
-Seguridad. Microsensores de altas prestaciones. Industria militar.
-Aplicaciones industriales muy diversas: tejidos, deportes, materiales, automóviles, cosméticos, pinturas, construcción, envasados alimentos, pantallas planas...
-Contaminación medioambiental.
-Prestaciones aeroespaciales: nuevos materiales, etc.
-Fabricación molecular.

Pero también su empleo conlleva riesgos:
-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 nanofábricas.

La nanotecnología es la ciencia del futuro ya que con ella podemos dar solución a muchos problemas que antes no era posible. Se pueden hacer muchos elementos mediante esta ciencia con la manipulación de materia dándole muchas formas, manipulando sus propiedades y hasta llegar a cambiar sus dimensiones.
En la medicina es muy aplicable en la cura para el cáncer ya que mediante esta ciencia se puede detectar más eficazmente las células cancerígenas y atacarlas directamente.
Los nuevos materiales implementados en la medicina ha reducido considerablemente el costo a las diferentes intervenciones que se hacen a diario, en un futuro se estudia la posibilidad de crear robots que puedan entrar en nuestro organismo, que son las maquinas moleculares de reparación, que podrán manipular nuestro ADN.

Autor:
Iván Alexander Cueva
Universidad Politécnica Salesiana

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