NANOTECNOLOGÍA Elementos y Ciencia De Los Materiales

NANOTECNOLOGÍA

Elementos y Ciencia De Los Materiales

Fecha: 20/04/15

Nanotecnología[pic 1][pic 2]

Introducción

La nanotecnología es un campo de la ciencia que ha trascendido de manera extraordinaria, ya que gracias a ella ha sido posible realizar dispositivos tecnológicos y avances científicos que antes se consideraban  producto de la ciencia ficción. Esta investigación tiene como objetivo demostrar que la nanotecnología es una ciencia de gran importancia, ya que puede ser desmedidamente favorable para el medio ambiente y la creación de energías renovables, y asimismo es capaz de de coexistir e incidir en muchas otras ramas de la ciencia, creando mejoras notorias en los dispositivos o materiales usados en diversos campos, como la medicina, electrónica, etc. Para lograr el objetivo planteado en esta investigación será necesario definir ¿Qué es la nanotecnología?, plasmar la historia de la nanotecnología, desde sus inicios hasta la actualidad, describir que son los nanomateriales y nanofluidos, y explicar cómo funcionan, hablar sobre la nanotecnología y el impacto que tiene en el medio ambiente y la creación de energías renovables. Una vez completado el objetivo, quedará como producto final una investigación donde se note con claridad el impacto que tiene la nanotecnología en los avances de ciencia y tecnología desde que fue creada hasta hoy, es de suma importancia y se debe de estar pendiente de ello.[pic 3]

Definición

Se denomina a la nanotecnología a la creación, manipulación y aplicación de materiales, dispositivos y sistemas funcionales capaces de manipular la materia a una nano escala, y también a la explotación de las propiedades de la materia a nano escala.  Para que el concepto de nanotecnología sea más comprensible se debe saber que “nano” es un prefijo que proviene del griego νάνος (enano), y corresponde a la cifra de 10^-9,  que es una mil millonésima parte de un metro, es decir 1 Nanómetro. Se considera nanotecnología cuando la materia es manipulada en un rango nanométrico, de entre 1 a 100 Nanómetros aproximadamente. En una escala nanométrica se pueden observan propiedades totalmente nuevos que podemos notar a una escala mayor,  que se rigen por la mecánica cuántica, por ejemplo, la conductividad eléctrica, la resistencia, la elasticidad, entre otras propiedades, estas nuevas características a nanoescala son las que los científicos aprovechan para crear nuevos materiales (nanomateriales) o  dispositivos nanotecnológicos, para desarrollar soluciones a problemas de índole: ambiental, energético, de salud o médico, etc.[pic 4]

Historia y desarrollo de la nanotecnología

La historia de la nanotecnología comenzó en el año 1936 cuando el científico Erwin Müller, inventó el microscopio de emisión de campo, que hizo posible la proyeccion de imágenes cercanas a resolución atómica de los materiales, por lo que desde ese día fue posible visualizar la materia a una escala casi nanométrica.

En el año de 1956 Arthur von Hippel define o acuña el termino de ingeniería molecular, esta definición engloba aquellos campos de la ciencia y la técnica en los que se estudian, manipulan y se crean los materiales de manera controlada, a escala nanométrica. 

En el año de 1959 el físico estadounidense Richard Phillips Feynman habla por primera vez en una conferencia sobre el futuro de la investigación científica recitando el discurso denominado "There is plenty of room at the bottom" en el cual menciona la siguiente frase: "A mi modo de ver, los principios de la Física no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por átomo". Fue el primero en hablar de la manipulación directa de los átomos con la síntesis química. [pic 5][pic 6]

En el año de 1966 se realiza la película "Viaje alucinante" y debido a ella, se considero que hacer viajes dentro del cuerpo humano era una verdadera posibilidad científica.

En el año de 1974 el científico japonés Norio Taniguchi de la Universidad de Ciencias de Tokio acuña el término nanotecnología y lo utiliza para describir los procesos de producción de depósitos de capa delgada y de devastado por rayo iónico en semiconductores, a escala nanométrica.

En 1981 el ingeniero estadounidense Kim Eric Drexler aplica el termino nanotecnología en su artículo científico “Molecular Engineering: An approach to the development of general capabilities for molecular manipulation”,  y en su libro Motores de la Creación: la próxima Era de la Nanotecnología, en el que proponía la idea de un “ensamblador” en nanoescala que sería capaz de autoreplicarse totalmente, así como otros objetos de diferente tipo de complejidad. Kim Eric Drexler promovió la importancia tecnológica que los fenómenos y dispositivos a nanoescala podrían tener a través de conferencias y libros, básicamente fue uno de los mayores divulgadores de la nanotecnología. [pic 7][pic 8]

En este mismo año se crea el microscopio de efecto túnel (STM), que es un dispositivo que permite mostrar superficies a nivel atómico, fue desarrollado por Gerd Binning y Heinrich Rohrer en el Laboratorio de Investigación de IBM Zurich.[pic 9]

En el año de 1985, los investigadores R. Curl, H. Kroto y R. Smalley, descubren los fullerenos que son moléculas con formas esferoidales que contienen desde 32 hasta 960 átomos de carbono sólidos moleculares, muy estables, ya que no poseen enlaces libres, y que dan lugar a sólidos moleculares blandos.[pic 10]

En el año de 1986 Gerd Binning y Heinrich Rohrer brindan otro aporte a la nanotecnología creando el microscopio de fuerza atómica (AFM) el cual es un instrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los nanonewtons. Al rastrear una muestra, es capaz de registrar continuamente su topografía mediante una onda sónica o una punta afilada de diferentes formas.

En el año de 1991, Don Eigler y Eric Schweizer en el Almaden Research Center de IBM, escribieron el nombre de su  misma empresa usando 35 átomos de xenón manipulados usando un microscopio de efecto túnel.

Este mismo año el físico especialista en materiales, Sumio Iijima logro obtener nanotubos de carbono, utilizando el proceso de plasma de grafito pirolítico en atmósfera controlada de helio. [pic 11]

En los años más recientes la nanotecnología a tenido grandes avances, en el año 2003 Naomi Halas, Jennifer West, Rebeca Drezek, y Renata Pasqualin en la Universidad Rice crearon unas nanocápsulas de oro, que cuando se manipula su tamaño, sirven de plataforma para el descubrimiento integrado, diagnóstico y tratamiento del cáncer de mama sin biopsias invasivas, cirugía, radiación sistémica destructiva o cualquier otro tratamiento.[pic 12]

En el 2006 James Tour y sus colegas de la Universidad de Rice construyen un "coche" a nanoescala hecho de oligo (etinileno fenileno) con ejes alquinilo y cuatro ruedas "buckyball". Se movía en una superficie de oro con sus ruedas de bukyball como un coche común, respondiendo a los cambios de temperatura. A temperaturas superiores a 300°C se movía muy rápido. [pic 13]

En el año 2007 Angela Belcher y sus colegas en el MIT construyen una batería de iones de litio con un tipo común de virus no dañinos para el ser humano, usando un procedimiento barato y benigno para el medio ambiente.[pic 14]

En el año 2009 Nadrian Seeman y colegas de la Universidad de Nueva York crean varios dispositivos a nanoescala con un montaje robótico de ADN, los cuales tenían extremos pegajosos y un orden especifico.

En el 2013 IBM utiliza una punta de silicio para crear un mapa completo a nanoescala 3D del mundo de un tamaño final de una milésima parte de un grano de sal. [pic 15]

Nanomateriales

Los nanomateriales son materiales producidos por la nanotecnología con medidas de aproximadamente de 1 a 100 Nanómetros en al menos una de sus dimensiones. Los materiales a nanoescala pueden demostrar propiedades completamente diferentes a las que exhiben en una escala superior, por lo que se pueden desarrollar aplicaciones únicas con cada uno ellos.

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