Nanotecnología

“Implicaciones de la nanotecnología:

salud, ambiente, sociedad, tecnología”

Una nueva revolución científica está ocurriendo en la ciencia y la tecnología. Esta revolución está originada en el desarrollo reciente de las capacidades para medir, manipular y organizarla materia en la nano-escala (de 1 a 100 mil millonésimas parte de un metro, es decir, un nanómetro es 10−9 metro). En la nano-escala, la física, la química, la biología, la ciencia de los materiales y la ingeniería convergen hacia los mismos principios y herramientas.

Es por esto que se espera que la investigación en la nano-ciencia tenga un fuerte impacto en la humanidad. Es necesario destacar qué es lo nuevo en la nano-tecnología. Ante la pregunta de “¿qué es lo que los nano-tecnólogos van a construir?”, la respuesta más común es “cosas a escala nanométrica”. Sin embargo, esta no es una respuesta completa. Los químicos han estado sintetizando complejas moléculas por cerca de dos siglos.

Los científicos de ciencia de materiales han estado creciendo cristales semiconductores con precisión de una capa atómica en las últimas décadas. Para poder clasificar a los nuevos científicos en esta nueva disciplina, la nano-tecnología tiene que ser algo más que la capacidad de construir cosas con una precisión atómica.

La nano-escala no es otro paso hacia la miniaturización, sino que es cualitativamente una nueva escala. La ciencia a escala atómica es la base para conocer cómo el mundo funciona. Pueden existir muchos niveles de escalas inferiores al átomo, pero a los efectos prácticos (el diseño de materiales con nuevas estructuras) el átomo es un elemento base excelente. Su comportamiento es descrito por la mecánica cuántica, el confinamiento en pequeñísimas estructuras, grandes interfases en comparación con el tamaño del material y otras propiedades, fenómenos y procesos únicos. La nano-ciencia se desarrolla en gran cantidad de centros de investigación a lo largo del mundo, lo que conduce a avances científicos fundamentales.

A su vez, este proceso conducirá a un cambio dramático en la forma en que los materiales, herramientas y sistemas son comprendidos y creados. Se lograrán nuevas propiedades y funciones en la nano-escala a través del control de la materia y los ladrillos que la conforman: átomo por átomo, molécula por molécula y nano-estructura por nano-estructura. La nano-tecnología logrará la integración de dichas estructuras nanoscópicas dentro de los componentes materiales de sistemas y arquitecturas electrónicas. Sin embargo, dentro de estos sistemas de mayor escala, el control y su construcción permanecerán siendo esencialmente en la nano-escala. Hoy en día, la nano-tecnología está aún en su infancia. Las nano-estructuras que actualmente se crean son aun rudimentarias, comparadas con lo que se espera lograr en el futuro. Sin embargo, se prevé un incremento en la eficiencia de las computadoras de varios órdenes de magnitud, la restauración de órganos humanos usando esta nueva ingeniería, diseño de nuevos materiales creados directamente mediante el ensamblaje de átomos y moléculas así como el surgimiento de fenómenos completamente nuevos en química y en física.

La nano-tecnología ha capturado la imaginación de científicos, ingenieros y economistas no sólo debido a la explosión de nuevos conocimientos en la nanoescala, sino también debido a sus potenciales implicaciones sociales.

La relevancia de la nano-tecnología está acentuada por su importancia en el control de la materia en la nano-escala con vistas a su utilización en áreas como los nuevos materiales y su manufactura, la medicina y el cuidado de la salud humana, el cuidado del medio ambiente y la utilización de nuevas fuentes de energía, la biotecnología y la agricultura, la electrónica y la tecnología de la información, etc. Los efectos de la nano-tecnología en la salud, la economía y el nivel de vida para las personas en este siglo pueden ser al menos tan significativos como los efectos combinados de la microelectrónica, las imágenes en la medicina, la ingeniería de las computadoras y la creación de polímeros del pasado siglo.

No existe entonces en la actualidad ninguna duda de que las implicaciones que tendrá la revolución de la nano-ciencia y la nano-tecnología en la sociedad serán muy profundas. Es por todo esto que se hace necesario coordinar esfuerzos para el estudio de los efectos que la nano-tecnología tendrá en la sociedad. Estos efectos pueden ser legales, éticos, sociales, económicos, sobre la preparación de la fuerza de trabajo, etc.

Estos estudios ayudarían a identificar los problemas potenciales que puedan surgir y los caminos adecuados para su canalización o solución. La necesidad de este estudio se ve reforzada por el hecho de que la revolución científica de la nano-tecnología no se está dando de forma aislada. La revolución nano-tecnológica recién comienza, pero tiene como telón de fondo la revolución de la información que comenzó en los años cuarenta a partir de la creación de la primera computadora. Dicha revolución informática está a mediados de su desarrollo. Más recientemente ha comenzado la revolución en la biología. La interacción de estas tres revoluciones científicas es lo que se ha dado en llamar “Edad de Transición”, donde la superposición del desarrollo de estas tres ramas del conocimiento hacen aún más interesante, compleja y necesaria la preparación para el estudio de sus impactos sociales. Como dato importante para reafirmar lo anteriormente expuesto se puede decir que según el Centro Nacional de Investigaciones de Francia, hoy no se conocen el 60% de las profesiones que existirán en el presente siglo XXI y se pronostica una inminente revolución en las familias de profesiones y las estructuras institucionales que las soportan. El objetivo del presente trabajo consiste en intentar explicar qué es la nano-tecnología, ejemplificar sus posibles impactos en la sociedad y analizar el papel que juega la presente revolución nano-tecnológica dentro de la integración vertical y horizontal de la ciencia.

Objetivos de la nano-tecnología

La ciencia y la tecnología de la nano-escala conducirán a un mejor conocimiento de la naturaleza, a cambios significativos en la industria manufacturera, la economía, la atención a la salud, al control medio ambiental y el desarrollo sustentable. Ejemplos son los siguientes:

• Industria manufacturera: Se espera que la escala nano-métrica se convierta en una escala muy eficiente para la manufactura cuando la nano-ciencia aporte el conocimiento y la nano-ingeniería aporte las herramientas. Serán producidos nuevos materiales con propiedades y funciones innovadoras que la química tradicional no ha podido crear.

• Electrónica: La nano-tecnología contribuirá a un desarrollo sustancial y a un incremento cualitativo de la industria de semiconductores y de circuitos integrados en los próximos 10 a 15 años. La utilización de las computadoras es el elemento clave de la revolución de la informática. Para tener una idea de la velocidad de desarrollo de esta rama de la ciencia podemos decir que la primera computadora con un transistor
fue construida en 1955 y tenía solamente 800 transistores. Sin embargo, el micro de la Pentium II contiene 7.5 millones de transistores, el micro de la Pentium III contiene 29 millones de transistores y se espera que en los próximos años los microprocesadores de las computadoras llegarán a tener más de 1000 millones de transistores. La razón de cambio de este desarrollo de las computadores es gigantesco y sus implicaciones son enormes.

• Cuidado de la salud: La nano-tecnología ayudará a prolongar y mejorar la calidad de la vida, así como extender las capacidades del ser humano.

• Industria farmacéutica: Cerca de la mitad de toda la producción dependerá de la nanotecnología.

• Plantas químicas: El desarrollo de procesos de catálisis a nivel de la nano-escala tiene grandes aplicaciones en la industria del petróleo y de los procesos químicos industriales.

• Transportación: La ciencia de los nano-materiales y la nano-electrónica conducirán a vehículos más ligeros, más rápidos y seguros con mayor duración, confiabilidad, mayor eficiencia de transportación, carga, etc.

• Desarrollo sustentable: La nano-tecnología desarrollará la agricultura con vistas a satisfacer las necesidades de una población mayor, proveerá procesos de desalinización y filtrado del agua más económicos. También se desarrollará el aprovechamiento de fuentes alternativas de energía como la conversión de la energía solar, disminuirá la necesidad de búsqueda de fuentes de materiales costosos y poco abundantes y disminuirá la contaminación por materiales contaminantes. Por ejemplo, diferentes proyecciones indican que en los próximos 10 a 15 años el desarrollo de la nano-tecnología de consumo de electricidad tendrá el potencial para reducir el consumo planetario de la energía con dichos fines en más de un 10%, con el correspondiente ahorro a la economía y reducción de 200 millones de toneladas de emisiones de carbono a la atmósfera.

Conocimiento y comprensión científica del medio ambiente

El estudio de sistemas nanoscópicos promete conducir a nuevos avances fundamentales en la ciencia y la ingeniería. Igualmente incrementará nuestro conocimiento de la biología y las características medio ambientales de los ecosistemas de nuestro planeta. También propiciará investigaciones más genéricas e interdisciplinarias. La nano-ciencia está en la frontera de la ciencia

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