¿Qué es la nanotecnología? – Definir la nanotecnología

Definir la nanotecnología

El término «nanotecnología» ha recibido mucha atención en los medios de comunicación en los últimos años. Las noticias han anunciado la nanotecnología como la próxima revolución científica, con promesas de ordenadores más rápidos, curas para el cáncer y soluciones para la crisis energética, por nombrar algunas. Pero, ¿qué es exactamente la «nanotecnología»? Y, ¿puede cumplir todas estas promesas?

La definición formal de nanotecnología de la Iniciativa Nacional de Nanotecnología (NNI) es:

La nanotecnología es la comprensión y el control de la materia en dimensiones entre 1 y 100 nanómetros aproximadamente, donde fenómenos únicos permiten aplicaciones novedosas.

Abarcando la ciencia, la ingeniería y la tecnología a nanoescala, la nanotecnología implica la obtención de imágenes, la medición, el modelado y la manipulación de la materia a esta pequeña escala.

La definición de NNI se puede resumir en tres conceptos básicos:

1. La nanotecnología es muy, muy pequeña.

   Cuando algo está en la nanoescala, mide entre 1 y 100 nanómetros (nm) en al menos una de sus dimensiones. Cuando las cosas son tan pequeñas, son demasiado pequeñas para verlas con nuestros ojos, o incluso con un microscopio de luz típico. Los científicos han tenido que desarrollar herramientas especiales, como los microscopios de sonda de barrido, para ver los materiales que se encuentran en la escala nanométrica.

   Algunos materiales han estado SIEMPRE en la nanoescala, como las moléculas de agua o los átomos de silicio. Sin embargo, recientemente los científicos han podido utilizar nuevas herramientas y procesos para sintetizar y manipular materiales comunes en la macroescala hasta este tamaño, como las partículas de TiO2 (dióxido de titanio).

3. En la nanoescala, los materiales pueden comportarse de formas diferentes e inesperadas.

   A la nanoescala, muchos materiales comunes presentan propiedades inusuales, como una resistencia notablemente menor a la electricidad, puntos de fusión más bajos o reacciones químicas más rápidas.

   Por ejemplo, a la macroescala, el oro (Au) es brillante y amarillo. Sin embargo, cuando las partículas de oro tienen un tamaño de 25 nm, aparecen de color rojo. Las partículas más pequeñas interactúan de forma diferente con la luz, por lo que las partículas de oro aparecen de otro color. Dependiendo del tamaño y la forma de las partículas, el oro puede aparecer rojo, amarillo o azul.

   Moneda de oro		Nanopartículas de oro en solución

   Otro ejemplo de nanopartículas que aparecen de forma diferente al material a macroescala correspondiente se encuentra en los protectores solares. El dióxido de titanio (TiO2) se utiliza desde hace mucho tiempo en los protectores y bloqueadores solares. Es uno de los ingredientes que hacen que las cremas tengan un aspecto blanco. Los fabricantes utilizan ahora nanopartículas para crear cremas y geles transparentes, porque las nanopartículas de TiO2 parecen transparentes.

   También pueden cambiar otras propiedades cuando los materiales están en la nanoescala. Por ejemplo, el aluminio (Al) es el metal brillante y flexible que se utiliza para fabricar latas de refresco. En la nanoescala, las partículas de aluminio son extremadamente reactivas y pueden explotar. Las nanopartículas son más reactivas porque tienen más superficie que las partículas a macroescala.

5. Los investigadores quieren aprovechar estos comportamientos diferentes e inesperados para hacer nuevas tecnologías.

   Aprovechando estos nuevos comportamientos, los investigadores de muchas disciplinas diferentes esperan crear muchas cosas nuevas que van desde productos cotidianos como calcetines antimicrobianos y raquetas de tenis más ligeras hasta células solares de última generación, ordenadores más rápidos y pequeños o tratamientos médicos que traten selectivamente la enfermedad. Muchos científicos e ingenieros piensan que las posibilidades son infinitas.

¿Es el iPod Nano un ejemplo de Nanotecnología?

Los productos mejorados con nanotecnología ya están llegando al mercado. Sin embargo, no todos los productos etiquetados como «nano» utilizan realmente la nanotecnología. Algunos fabricantes utilizan el prefijo «nano» para comunicar a los compradores potenciales el tamaño relativamente pequeño de sus productos específicos. Además, esperan sacar provecho de la expectación y el entusiasmo que rodea a la nanotecnología.

Por ejemplo, los fabricantes de coches indios han presentado recientemente el Tata Nano:

Imagen tomada de http://en.wikipedia.org/wiki/Tata_Nano

Este coche no está definitivamente en la nanoescala, pero los diseñadores decidieron llamarlo «Nano» para comunicar a los potenciales compradores su uso de «alta tecnología» y su pequeño tamaño. Este no es el único ejemplo en el mercado actual.

Un ejemplo más común es el iPod Nano:

imagen tomada de http://www.apple.com/ipodnano/

De nuevo, este reproductor de música no es de «tamaño nano» pero es mucho más pequeño que el iPod original. Sin embargo, utiliza nanotecnología en los chips y circuitos que lo hacen funcionar, de la misma manera que lo hace su ordenador portátil.

Hay algunos productos que utilizan nanotecnología, incluso si no está contenida en el nombre. Uno de los casos más comunes es el uso de nanopartículas de plata en productos de consumo. La plata es intrínsecamente antimicrobiana y se ha utilizado para controlar las bacterias desde la antigüedad. Al incorporar plata a nanoescala en textiles, plásticos y electrodomésticos, los fabricantes pueden hacer materiales que utilizan una pequeña cantidad de plata para matar las bacterias sin afectar a otras propiedades de los productos.

Peluche «Benny el Oso»	Teclado de ordenador de Silver Seal	Jersey deportivo de Sinotextiles Co,Ltd

Todas las imágenes están tomadas de http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/

Sin embargo, existe la preocupación de que un mayor uso de la plata de esta manera pueda suponer un riesgo medioambiental o conducir al desarrollo de bacterias resistentes a los antibióticos de plata.

El Proyecto sobre Nanotecnologías Emergentes ha creado un inventario de productos de consumo que, según ellos, utilizan realmente la nanotecnología de alguna manera. Sin embargo, debido a la naturaleza patentada de estos productos, a menudo no se puede tomar una decisión definitiva sobre la forma exacta en que el producto utiliza la nanotecnología.

¿Puede la nanotecnología estar a la altura de las circunstancias?

La nanotecnología ha sido apodada «la próxima gran cosa». Se anuncia como la clave de los nuevos tratamientos contra el cáncer, la independencia energética, la mejora de la electrónica y el suministro de agua potable a los países del tercer mundo. Con un abanico tan variado de posibles aplicaciones, la nanotecnología tiene la capacidad de cambiar el mundo en el que vivimos, del mismo modo que los ordenadores han cambiado la sociedad en los últimos 30 años. Pero para lograr estas hazañas, los científicos e ingenieros que trabajan con materiales a nanoescala todavía tienen que entender mejor cómo se comportan los materiales a nanoescala y cómo sintetizarlos de forma fiable.

Algunas aplicaciones están más cerca del mercado que otras. Por ejemplo, investigadores como la profesora Naomi Halas y Jennifer West, de la Universidad de Rice, han colaborado en el desarrollo de un tratamiento contra el cáncer que utiliza nanocápsulas de oro. El tratamiento aún está en desarrollo, pero podría llegar a los ensayos clínicos en un futuro próximo.