Nanotecnologia

INTRODUCCIÓN

La palabra "Nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman (Breve cronología - historia de la nanotecnología).

Pero la mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: 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.

Nos interesa, más que su concepto, lo que representa potencialmente dentro del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la industria, la medicina (nanomedicina), etc.

OBJETIVO

El objetivo de esta investigación documental es dar a conocer a los mecatrónicos los avances en las nanotecnologías y sus aplicaciones en la vida diaria, pero sobretodo la importancia de la mecatrónica para el desarrollo de las mismas es decir crear conciencia en nosotros mismos los mecatrónicos de lo importante que somos en las nanotecnologías, ya que hoy en día este tipo de tecnologías está cobrando una gran relevancia en la mayoría de la industria como en otros campos, por ejemplo, la medicina.

Nos interesa, más que su concepto, lo que representa potencialmente dentro del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la industria, la medicina (nanomedicina), etc.

1.-) LAS NANOTECNOLOGÍAS

Y SUS POTENCIALIDADES

Bajo el término de Nanoquímica se engloban todas aquellas actividades de la Nanociencia y la Nanotecnología que poseen en común la utilización de las aproximaciones y las herramientas tradicionales de la Química para crear, desarrollar y estudiar objetos que presenten propiedades útiles debido a sus dimensiones nanoscópicas. Es precisamente en este área en donde se encuadra una de las aproximaciones más importantes de la nanotecnología como es la aproximación ascendente (“bottom-up approach”) que tiene como objetivo organizar la materia a escala nanoscópicas a partir de átomos o moléculas con el fin de conseguir con ellos nuevas propiedades y aplicaciones. Dado el carácter horizontal de la Nanoquímica se prevé que esta disciplina tendrá una influencia muy notable en los siguientes sectores socio-económicos: a) Energía, b) Tecnologías de la Comunicación e Información, c) Salud y Cuidados Personales, d) Calidad de Vida, e) Seguridad y Protección Ciudadana y f) Transporte. El impacto económico y social que tendrá la Nanoquímica en nuestra sociedad se estima que será muy importante dado que impulsará a la industria química Europea que hoy en día ya emplea directamente a más dos millones de personas en el grupo de los 25 Estados Miembros de la UE y que tuvo una cuota mundial de ventas en el mercado químico del 30% en el año 2005.

2.-) SISTEMAS NANOMÉTRICOS

Para entrar en el tema sistemas nanométricos es necesario conocer algo sobre la definición de estos por eso vamos a explicarlo parte por parte.

NANO:

Si hablamos primeramente de la palabra “Nano” nos estamos refiriendo a un prefijo de un submúltiplo (división de la unidad) de diez del sistema internacional de unidades (S. I.) cuyo símbolo es n y tiene una equivalencia expresada en notación científica es 1 × 10-9 y su equivalencia en decimales es 0.000 000 001 es decir la mil millonésima parte de la unidad.

En la siguiente tabla se muestran los prefijos de las unidades.

NANÓMETRO:

Por otra parte si agregamos la unidad de medida METRO a este prefijo de submúltiplo nos estaremos refiriendo a un nanómetro cuyo símbolo es nm expresado en notación científica es 1 × 10-9 m y en decimales 0.000 000 001 m.

En base a lo anterior podemos definir las escalas o sistemas nanométricos, como la medición de los nanómetros, mejor conocido como escalas nanoscópicas.

La escala manométrica (1 metro = 1.000.000.000 nanómetros) es característica de los objetos con tamaños entre las dimensiones de las moléculas y el de las partículas sub-micrométricas.

Tal vez por eso, los términos N&N han sido utilizados en diferentes contextos y en relación a casi todo lo que se pueda medir a escala “nano”.

Esta definición, además de carecer de base científica fundamentada, puede llevar a una evaluación incorrecta de las potencialidades y limitaciones de N&N. Una definición suficientemente amplia y normalmente aceptada en la comunidad científica, considera a las N&N como un área inter-disciplinaria que envuelve el conocimiento y manipulación de materiales con dimensiones de entre 1- 100 nm, presentando estas propiedades singulares en un sentido que permiten el desarrollo de aplicaciones y dispositivos tecnológicos innovadores.

2.1 PROPIEDADES DE SUSTANCIAS NANOMÉTRICAS

La nanotecnología y nanociencias (N&N) constituyen un área emergente del conocimiento científico que tendrá un impacto elevado en nuestra sociedad.

En la N&N confluyen diversas disciplinas científicas, no solo las propiedades físicas , químicas y biológicas de los materiales a escala nano son diferentes de las moléculas y de los sólidos típicos, como es también previsible que ocurran descubrimientos interesantes en abordajes inter-disciplinarias sobre esta rama de la química.

Nanoquímica, refiere especialmente a conocimientos típicos de la Ciencia Química que se consideran fundamentales para el desarrollo de la N&N.

El objetivo principal de la Nanoquímica es la síntesis y manipulación química de nano-objetos que puedan ser aplicados en la construcción de nuevas nano-estructuras.

El término Lego-Química se encuentra muchas veces asociado a la Nanoquímica, tratándose de una analogía particularmente feliz, porque no solo los nano-objetos pueden ser comparados a piezas de construcción de juegos de Lego, sino que también presentan determinadas características morfológicas y de funcionalidad que por sí solas son igualmente objetos de estudio de la Nanoquímica.

Las nano-partículas son ejemplos de nano-objetos cuya investigación ha despertado un interés creciente por parte de los químicos.

Las nanopartículas de determinados materiales presentan propiedades únicas e ilustran ejemplarmente la variación de determinadas propiedades como el tamaño de partícula.

A título de ejemplo, se refiere a la alteración del color de algunos semiconductores nano-cristalinos, o nano-metales con la variación del tamaño medio de su partícula.

En el caso de los semiconductores, los diferentes colores observados en nano-partículas del mismo material se deben a propiedades ópticas y electrónicas distintas que resultan de efectos de confinamiento cuántico de dimensión que ocurren en esas nano-partículas.

3.-) NANOTUBOS DE CARBONO

En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo diámetro es del orden del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono.

Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fulerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrollado sobre sí misma. Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna. Estos tubos, conformados como si los extremos de un folio se uniesen por sus extremos formando un canuto, se denominan nanotubos monocapa o de pared simple.

Existen, también, nanotubos

cuya estructura se asemeja a la de una serie de tubos concéntricos, incluidos unos dentro de

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