Nanotecnologia

LAS CARACTERISTICAS DE LA NANOCIENCIA”

La nanociencia es la ciencia de lo infinitamente pequeño. Esto no es estrictamente cierto, ya que esta definición responde mejor, por ejemplo, al tipo de estudios de los que se ocupa la física de altas energías, que trabaja con protones, neutrones o incluso los constituyentes de éstos: los quarks. Otras personas piensan que la

Nanotecnología trata de reducir el tamaño de los objetos hasta límites insospechados. Veremos que esto tampoco es completamente acertado, ya que la nanotecnología necesita técnicas de fabricación diferentes, basadas en otros conceptos.

Se asocia la palabra nanotecnología con la construcción de dispositivos y robots como los que tenemos en nuestro mundo pero de dimensiones muy pequeñas. Esto, como veremos a lo largo del libro, también es un error. Los problemas que presenta la definición de estos términos están relacionados con el hecho de que ni la nanociencia ni la nanotecnología nacieron como disciplinas cerradas, sino que ambas son campos del conocimiento que se han ido construyendo paralelamente a la aparición de nuevos descubrimientos y que, de hecho, no sabemos hacia donde derivarán. De manera general, se podría definir nanotecnología como la fabricación de materiales, estructuras, dispositivos y sistemas funcionales a través del control y ensamblado de la materia a la escala del nanómetro (de 0.1 a 100 nanómetros, del átomo hasta por debajo de la célula), así como la aplicación de nuevos conceptos y propiedades (físicas, químicas, biológicas, mecánicas, eléctricas...) que surgen como consecuencia de esa escala tan reducida. No obstante, puesto que esta definición puede resultar un poco confusa y la escala de tamaños un poco arbitraria, vamos a profundizar más en ambos términos, acercándonos a estos conceptos a través de sus características y propiedades generales.

DIFERENCIAS ENTRE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGIA

La ciencia es el trabajo realizado en un laboratorio de investigación, en el que se busca o prueba una capacidad o una ley de la naturaleza. La ciencia es necesidad de saber, un reflejo de la curiosidad del ser humano, planteada de forma objetiva y utilizando el método científico. La síntesis de una nueva molécula, la manipulación

de una proteína o el establecimiento de una ley relacionada con el transporte electrónico pueden ser algunos ejemplos del trabajo científico que se lleva a cabo en un laboratorio. Los resultados obtenidos de cada una de estas investigaciones se redactan en forma de artículo y, después de superar un examen crítico por parte de otros científicos, se publican en revistas científicas internacionales.

La tecnología, sin embargo, parte de los conocimientos básicos establecidos por la ciencia para construir un dispositivo o aparato que tenga una utilidad determinada. El conocimiento necesario para generar este dispositivo o aparato se traduce habitualmente en una patente, una forma de proteger esa invención y que da ciertos derechos a los inventores.

Los primeros aparatos electrónicos que se desarrollaron eran analógicos, es decir, operaban con pequeños voltajes aplicados en distintos puntos de un circuito electrónico impreso. Estos voltajes podían tener cualquier valor entre 0 y 10 voltios. Posteriormente, se introdujo la electrónica digital, que operaba con dos dígitos: 1 ó 0, es decir, o se aplica un voltaje (mayor de 5 voltios) o no se aplica. Los circuitos integrados pueden realizar fácilmente operaciones utilizando el sistema binario de ceros y unos. Para poder almacenar la información en este

formato binario se idearon soportes rígidos (como los discos duros o CDs). En estos soportes, un 1 o un 0 significa que existe o no existe una determinada propiedad o estructura. Pongamos como ejemplo el funcionamiento de un CD o DVD. Este tipo de soporte (figura 1.4A) está constituido por una serie de surcos y a su vez cada surco está formado por “pozos” de unas determinadas dimensiones separados entre sí a distancias regulares. Si al incidir el láser del lector óptico sobre el CD lo hace sobre un pozo, la luz no se refleja y esto se interpreta como un 0. Si por el contrario, incide sobre una zona donde no hay pozo, se refleja y esto se interpreta como un 1. A cada uno de estos “pozos” se les llama “bit” o unidad de información. El bit puede tomar por tanto dos valores: 0 y 1. En un soporte magnético (como el de los discos duros de los ordenadores que utilizamos), la información se almacena en un grano de material magnético y el lector debe entonces interpretar si el campo magnético que dicho grano genera apunta hacia arriba (1) o hacia abajo (0). Cada grano magnético es un bit.

¿QUÉ ESTUDIA LA NANOCIENCIA?

los sistemas cuyo tamaño es de unos pocos (10-100) nanometros. Un nanómetro (nm) es 10 -9metros, alrededor de 10 átomos de hidrógeno. Un leucocito tiene alrededor de 100.000 nm de diámetro. La nanociencia trata de comprender qué pasa a estas escalas, y la nanotecnología busca manipularlo y controlarlo. Lo que lleva a que la nanotecnología sea un gran avance en diversos campos de la ciencias.

La Nanociencia es un área emergente de la ciencia que se ocupa del estudio de los materiales de muy pequeñas dimensiones.

No puede denominarse química, física o biología dado que los científicos de este campo están estudiando un campo dimensional muy pequeño para una mejor comprensión del mundo que nos rodea.

El significado de la "nano" es una dimensión: 10 elevado a -9.

* Esto es: 1 nanometro = 0,000000001 metros.

* Es decir, un nanometro es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro.

* También: 1 milímetro = 1.000.000 nanometros.

Hay varias razones por las que la Nanociencia se ha convertido en un importante campo científico con entidad propia. Una es la disponibilidad de nuevos instrumentos capaces de "ver" y "tocar" a esta escala dimensional. A principios de los ochenta fue inventado en Suiza (IBM-Zurich) uno de los microscopios capaz de "ver" átomos. Unos pocos años más tarde el Atomic Force Microscope fue inventado incrementando las capacidades y tipos de materiales que podían ser investigados... En la actualidad hay un gran número de instrumentos que ayudan a los científicos en el reino de lo nano. .

En respuesta a estas nuevas posibilidades los científicos han tomado conciencia de potencial futuro de la actividad investigadora en estos campos. La mayor parte de los países han institucionalizado iniciativas para promover la nanociencia y la nanotecnología, en sus universidades y laboratorios. Con los recientes aumentos en los fondos destinados a este tipo de investigación muchos científicos están llevando a cabo programas de investigación y la cantidad de descubrimientos y avances científicos se han incrementado de forma muy importante.

ORIGEN DE LA NANOCIENCIA

nanotecnología y nanociencia existen porque hace medio siglo que los cuánticos tiraron por

tierra los conceptos de la física clásica y crearon la física cuántica, donde los átomos fueron desnudados hasta entender el funcionamiento del núcleo de los electrones y los fotones. De esta manera descubrimos, que ellos son los responsables principales, donde todo comienza en términos

de energía, dando lugar a la creación de una vida que no se puede ver a simple vista, en principio.

La idea de utilizar estructuras atómicas construyendo átomos sobre átomos comenzó con el

Dr. Richard Feynman en el año de 1952, cuando anticipó conceptos que hoy son realidad en las

Actividades nanotecnológicas.

El nombre Nanotecnología fue atribuido en el año de 1974 por el Prof. Norio Taniguchi de la

Universidad de Ciencias de Tokio, en un articulo publicado con el siguiente titulo: “Nanotecnología consiste en el procedimiento de separación, consolidación y deformación de materiales átomo

Por átomo o molécula por molécula”.Durante ese año de 1974 la nanotecnología comenzó a crecer

Con fuerza y condujo a los científicos más optimistas a trabajar con empeño en distintos temas.

La idea de que en algún sentido se podría tocar los átomos y las moléculas, surgió en la década

del 80, cuando estudiosos apoyados por la teoría propuesta por el Dr. K. Eric Drexler, consiguieron manipular los átomos y las moléculas. Esto causó una gran controversia de opiniones

en la época y dio hasta motivos para que la justicia intervenga por el temor de que sea usado

con intenciones bélicas o ilícitas.

Los finlandeses dieron su gran colaboración a esta nueva ciencia cuando consiguieron realizar

un “proceso de camadas atómicas”. Este trabajo hizo que toda la comunidad científica terminase

por aceptar e instaurar definitivamente la nanotecnología como una ciencia del futuro. Desde

entonces el nombre Nanotecnología, viene siendo utilizado para caracterizar los nuevos avances

tecnológicos desenvueltos por la nanociencia, que tiene por principio, controlar y manipular la

materia en una escala menor que un micrómetro, es decir,

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