Nanotecnología: la ciencia de lo diminuto

Es la palabra de moda: nanotecnología. Asistimos a la proliferación de productos y herramientas, materiales y contenidos basados en la ciencia de la nanotecnología. El sector de la peluquería, y la cosmética en general, hace suya esta increíble rama de la ciencia que está revolucionando las estructuras de todo lo conocido hasta el momento para alcanzar resultados que nos hablan, incluso, de la eterna juventud.

¿Va a ser la nanotecnología la fuente indiscutible de la vida?

Nunca un campo de la ciencia prometió tanto y con tan poco tamaño. Y ya podemos disfrutar de los primeros ejemplos:

✔ Electroinformática: nanoelectrónicos, nanotubos y nanocinturones para la fabricación de chips.
✔ Alimentos procesados y agricultura: nanosensores para la detección de patógenos o contaminantes, sistemas inteligentes integrados a agrocultivos, nanomateriales de origen agrícola, etc., en un abanico de nuevas materias.
✔ Medicina: tejidos dañados, monitoreo e intervención en estado clínico crítico, estimulación eléctrica, entre otras aplicaciones.
✔ Investigación energética.
✔ Medicina, belleza y salud: con nuevos sistemas de envío de nutrientes que usan nanocápsulas para llevar nutrientes y antioxidantes a determinadas áreas del cuerpo en momentos determinados. Los beneficios podrían incluir mejor rendimiento del producto y absorción más rápida de nutrientes.
✔ Cosmética: nanopartículas para la producción de bloqueadores solares, contra las arrugas, etc.
✔ Peluquería: nanoqueratina, nano-reconstrucción capilar, nanotecnología en productos de coloración que reparan la fibra del cabello, nanopartículas de cristales y moléculas en el recubrimiento de materiales de algunos aparatos, caso de las planchas, por ejemplo.

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.

¡Todo es posible! Biosensores para el airbag de los coches; tejidos que alteran sus propiedades físicas en función del calor o que pueden cambiar de color; cremas formadas por bolitas de vidrio minúsculas que atacan las arrugas; nanopartículas de oro que detectan y combaten las células tumorales; prótesis más ligeras para implantes o incluso células de combustible que en el futuro sustituirán a las pilas o a las baterías de los móviles. ¡Todo procede de la nanotecnología!

El rey se llama Nano

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. Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Es difícil poder hacerse una idea de lo pequeño que es un nanobot. Por supuesto, invisible al ojo humano. Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro.

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. Las nanotecnologías prometen beneficios de todo tipo, desde aplicaciones médicas nuevas o más eficientes a soluciones de problemas ambientales y muchos otros.

Algunos materiales empleados en la industria de la peluquería usan ya la nanotecnología.

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.

Cuestión de tamaño

Este nuevo campo de la ciencia, del que ya se ha hecho eco la industria de la cosmética y la peluquería, sienta las bases para el futuro desarrollo de una tecnología basada en la manipulación detallada de las estructuras moleculares. La nanotecnología avanzada, a veces también llamada fabricación 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. Si reubicamos los átomos del grafito de la mina del lápiz (compuesto por carbono, principalmente), podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por sílice) y agregamos algunos elementos extras, se hacen los chips de un ordenador.

El fenómeno es que lo más pequeño se convierte en lo más grande, con tal poder, que muchos creen que la nanotecnología será la base de la vida cotidiana del ser humano. La nanotecnología afectará en el futuro a casi todos los aspectos de nuestras vidas. Es sólo cuestión de tiempo, y ¡de tamaño!

Historia de la nanotecnología

Acontecimientos relevantes para y en el desarrollo de la Nanotecnología

AÑO / ACONTECIMIENTOS

1905

Albert Einstein publica un artículo en el que calcula el diámetro de una molécula de azúcar en aproximadamente un nanómetro.

1931

Max Knoll y Ernest Ruska desarrollan el microscopio electrónico que permite obtener imágenes subnanométricas

1959

Richard Feynman da su famosa conferencia sobre miniaturización: "There is plenty of room at the bottom"

1964

Glenn Seaborg, premio Nobel de Química, obtiene dos patentes en USA sobre los elementos Americium #95 y Curium #96. Un antecedente llamativo en la patente de elementos y materia nanodiseñada.

1968

Alfred Y. Cho y John Arthur de los Laboratorios Bell y sus colegas inventan la epitaxis molecular (molecular-beam epitaxy), una técnica que posibilita depositar un solo nivel atómico (atomic layers) en una superficie.

1974

Norio Taniguchi concibe la palabra nanotecnología refiriéndose al trabajo con materiales de menos de un micrón.

1981

Gerd Binnig y Heinr crean el microscopio de exploración por túnel (scanning tuneling microscope) que puede obtener imágenes de átomos individuales.

1985

Robert F. Curl Jr., Harold W. Kroto y Richard E. Smalley descubren la buckmisterfullernes, también conocida como buckyballs de alrededor de un nanómetro de diámetro.

1986

K. Eric Drexler publica Engines of Creation una publicación que populariza la nanotecnología.

1989

Donal M. Eigler de IBM escribe las letras de la multinacional usando átomos individuales de xenón.

1991

Sumio Lijima de NEC en Tsukuba, Japón, descubre los nanotubos de carbón.

1993

Warren Robinett de la Universidad de Carolina del Norte y R. Stanley Williams de la Universidad de California de los Ángeles desarrollan un sistema de realidad virtual conectado a un microscopio de exploración por túnel que permite al usuario ver y tocar los átomos.
La Ric University establece el primer laboratorio de nanotecnología en USA.

1996

Curl, Kroto y Smalley ganan el premio Nobel de Química por descubrir las buckyballs.

1997

Se establece la primera compañía específicamente nanotecnológica en USA.

1998

El grupo de trabajo de Cees Dekker de la Universidad Delft de Tecnología en los Países Bajos crea un transistor a partir de un nanotubo de carbón.

1999

James M. Tour de la Universidad Rice y Mark A. Reed de la Universidad de Yale demostraron que las moléculas individuales pueden actuar como interruptores moleculares (molecular switches).

2000

La administración de Clinton anuncia la Iniciativa Nacional en Nanotecnología la cual además de financiar ese campo de la invertigación en USA también da un gran impulso a las expectativas que ésta genera.
Eigler y otros investigadores desarrollan el espejismo cuántico. Colocando un átomo magnético en un extremo de un aro elíptico de átomos genera un espejismo del mismo átomo hacia unaa dirección determinada (según se enfocado): una posible alternativa para transmitir información sin cables ópticos.
Los laboratorios Luncent y Bell en alianza con la Univ. de Oxford crean el primer nanomotor de ADN.

2001

Satoshi Kawati de la Universidad de Osaka en Japón esculpe en resina una composición de toros de 10 micrones de largo por 7 de alto (el tamaño de una célula de sangre roja) por medio de una técnica llamada polimerización del dos-fotón, la cual serviría para la creación de micromáquinas que permitirían llevar tratamientos clínicos a diversas partes del cuerpo humano inclusive a los vasos sanguíneos más pequeños. Un paso a la construcción de nanomáquinas.
Investigadores de IBM y la Universidad de Delft usan nanotubos de carbón para desarrollar circuitos lógico nanométricos.
Mitsui & Co. de Japón hace públicos sus planes para manufacturar masivamente nanotubos de carbón.

2002

IBM logra desarrollar un dispositivo de almacenamiento de información de 1 billón de bits por pulgada cuadrada o lo que sería un disco duro de unos 100 gigas. Para agosto esa misma multinacional informa que desarrolló un microscopio electrónico con capacidad para observar el radio de un solo átomo de hidrógeno.