Ayer ficción, hoy Nanotecnología

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Ayer ficción, hoy nanotecnología
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
. . .
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ADMINISTRATIVA
. . .
FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ADMINISTRATIVA
. . .
TEMA:
Ayer ficción, hoy nanotecnología
. . .
PRESENTAN:
IIS. RAÚL PONCE SAN JUAN
ORIZABA, VER. SEPTIEMBRE 2016
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Contenido
Introducción a la nanotecnología ................................................................................................... 3
Historia de la nanotecnología ......................................................................................................... 4
Definición de Nanotecnología ......................................................................................................... 6
Nanomateriales ................................................................................................................................. 6
Métodos generales de la nanotecnología ..................................................................................... 7
Nanotecnología de arriba abajo ................................................................................................. 8
Nanotecnología de abajo arriba ................................................................................................. 8
Impacto económico y social ............................................................................................................ 9
Nanoelectrónica .............................................................................................................................. 10
Nanodiagnóstico ......................................................................................................................... 11
Liberación controlada de fármacos .......................................................................................... 12
Nanomedicina regenerativa ...................................................................................................... 12
Conclusión ....................................................................................................................................... 13
Bibliografía ....................................................................................................................................... 14
Propuesta de tesis .......................................................................................................................... 15
Ilustraciones
Ilustración 1: Áreas de investigación de la Nanomedicina. Tomado del artículo escrito por Laura M.
Lechuga (2007) .................................................................................................................................. 11
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Introducción a la nanotecnología
En la actualidad la nanotecnología ha sido muy relevante e interesado para muchos
científicos de diversas áreas como química, física, biología e ingeniería en general,
todo esto debido a los avances tan prometedores que ésta representa. En un futuro
cercano esta disciplina podría renovar los avances tecnológicos actuales,
impulsándonos en una nueva era de desarrollo tecnológico.
La nanotecnología es una ciencia que se encarga de investigar, estudiar,
desarrollar, diseñar, sintetizar y manipular estructuras de la materia a nano escalas,
es decir a una millonésima parte de un metro, el prefijo nano que tiene el termino
nanotecnología quiere decir una millonésima parte, y su expresión matemática es
�−9, de igual forma esta disciplina se enfoca en la explotación de propiedades y
fenómenos a esa misma escala. (Euroresidentes, 2013)
Esta ciencia tiene como fundamento que las partículas o estructuras de tamaño
menor a cien nanómetros, cien milésimas parte de un metro, tienen diferentes
propiedades y nuevos comportamientos en base a su tamaño; de esta forma se ha
encontrado que propiedades físicas y mecánicas como la temperatura,
conductividad, punto de fusión entre otras cambien en una escala nano.
El campo de investigación de la nanotecnología es muy amplio, abarca desde la
catálisis1 de las partículas en tamaño nano, que concierne a la química, hasta la
propiedades física empleada en el láser de punto cuántico2, por lo que es muy
complejo su estudio, las personas involucradas en esta ciencia deberán introducirse
en diferentes campos del conocimiento. (Robles, 2012)
1 Proceso por el cual se acelera la reacción química debido a un catalizador
2 Es un láser semiconductor que usa puntos cuánticos para emitir luz
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Historia de la nanotecnología
La historia de la nanotecnología es muy extensa y diversa debido a que es una
ciencia multidisciplinaria que abarca muchas áreas de interés, sin embargo los
principales eventos que marcaron su desarrollo son los siguientes.
Siglo IV, Romanos
Existen vestigios que los vidrieros de la antigua roma realizaban vidrios con
metales manométricos, por primera vez se aprovechaban las características
de los materiales con escala nano.
1661, Robert Boyle
El químico irlandés Boyle publica su obra nombrada Sceptical Chymist, done
el contradice a Aristóteles negando que el fuego, aire, agua y tierra sean los
elementos que constituyen la materia, propone que existen pequeñas partes
de materia que al combinarse forman corpúsculos3.
Siglo XVIII, Thomas Wedgewood
A finales del siglo XVIII Wedgewood produce por primera vez imágenes
utilizando nano partículas de plata sensibles a la luz, este descubrimiento
puso las bases para la impresión de fotografías actuales.
1857, Michael Faraday
Faraday publica en una revista científica de Royal Society su explicación de
la implicación de partículas manométricas en el color de las ventanas en las
iglesias.
3 Diminutas masas que no se pueden fragmentar o dividir
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1965, Richard Feyman
Feyman recibe el premio nobel de física por sus valiosas contribuciones a la
electrodinámica cuántica.
1960, Aunque Feynman
Feynman expuso una conferencia sobre la importancia que podrían tener las
pequeñas partículas metálicas.
1982, Ekimov y Omushchenko
Dos científicos rusos explicaron por primera vez el confinamiento cuántico.
1990, IBM
La empresa IBM escribe su logotipo en una escala nano, utilizo treintaicinco
atomos de una lámina de cristal llamada xenonuna.
1996-1998, WTEC
La World Technology Evaluation Center4 (WTEC) con el financiamiento de
National Sciene Fundation5 realizo el primer estudio sobre el desarrollo de la
1nanotecnología, los resultados fueron muy positivos ya que encontraron
potencial en la innovación tecnológica.
(Poole & Owens, 2007)
2000, William J. Clinton
El entonces presidente de Estados Unidos Clinton funda la National
Nanotechnology Initiative6 para la investigación y desarrollo de
nanotecnología.
4 Centro de Evaluación de la Tecnología Mundial
5 Fundación Nacional de Ciencias
6 Iniciativa Nacional de Nanotecnología
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Definición de Nanotecnología
Algunas de las definiciones de nanotecnología son:
“La nanotecnología es un nuevo planteamiento centrado en la compresión y el
dominio de las propiedades de la materia a escala manométrica (Schulenburg,
2004)
La Nanotecnología es una ciencia relativamente nueva, aplicada a muchos campos
de investigación. Consiste en él estudio, análisis, estructuración,
formación, diseño y operación de materiales a escalas moleculares(Venemedia,
2014)
El concepto de Nanotecnología engloba aquellos campos de la ciencia y la técnica
en los que se estudian, obtienen y manipulan de manera controlada materiales,
sustancias y dispositivos de muy reducidas dimensiones, en general inferiores a una
micra” (Faustino, 2011)
Nanomateriales
“Los Nanomateriales son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas
que un micrómetro en al menos una dimensión” (Castillo, 2012), a pesar de que no
existe un parámetro específico para el tamaño de estos materiales se estiman en
un rango de uno a cien nanómetros. La Agencia del Medio Ambiente (EPA) de
Estados Unidos de América realizo una clasificación de los nanomateriales la cual
es:
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Basados en carbono
Como su nombre lo indican estos nanomateriales están constituidos en su
mayoría por carbono y generalmente tienen forma de una esfera, elipsoides
o tubos, aquellos que presentan forma de elipsoide y esfera se le nombran
fullerenos, mientras que los que tienen forma cilíndrica son nanotubos.
Basados en metales
Estos tipos de nanomateriales se caracterizan por tener puntos cuánticos,
partículas en escala manométrica de plata y oro además de óxidos metálicos.
Dendrímeros
Estos tipos de nanomateriales están constituidos por polímeros7 en unidades
ramificadas, son de mucha utilidad para la administración de fármacos.
Compuestos
Estos nanomateriales se caracterizan por estar formados de combinaciones
de nanopartículas como arcilla a escalas manométricas.
(Castillo, 2012)
Métodos generales de la nanotecnología
Desde el nacimiento de la nanotecnología se ha destacado por moverse en base a
dos métodos básicos experimentalmente y teóricamente, ambos métodos se
destacan por la manera en que se producen y modelan sus nanos materiales. Estos
métodos son conocidos como nanotecnología de arriba abajo y nanotecnología de
abajo arriba.
7 Macromoléculas formadas por la unión de monómeros mediante enlaces covalentes
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Nanotecnología de arriba abajo
Este método se caracteriza por permitir realizar la manipulación de materiales de
forma muy precisa gradualmente, en particular en procesos de refinamiento de
tecnologías de producción. La posibilidad de manipular la precisión de producción
de una forma muy exacta tiene muchos beneficios que superan la posibilidad de
fabricar un producto con una estructura definida, la metodología para realizar la
estrategia de arriba abajo es:
Mecanizado muy preciso
Herramientas litográficas
Fotolitografía
Litografía por haces de electrones
Algunos de los productos que se fabrican con este método son los chips, los cuales
cada vez son de menor tamaño pero contienen un número mayor de transistores.
(López, 2011)
Nanotecnología de abajo arriba
El concepto de abajo arriba fue planteado por primera vez en la conferencia de
Feynman en el año 1959, hace referencia a la construcción de un objeto
manipulando materiales de tamaño manométrico, armando piezas átomo a
molécula. Eric Drexler, director de Foresight Institute ha popularizado este término
debido a su trabajo con él, Drexler ha desarrollado estructuras moleculares e escala
nano utilizando robots programados para realizar cualquier cosa.
Un campo de trabajo más de este concepto es la producción de materiales que
tienen ciertas piezas o componentes manométricos, se les conoce como materiales
nanofase. Estos materiales han tenido un gran avance en el estudio de propiedades
electrónicas y ópticas de los polvos finos como el oro. (López, 2011)
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Impacto económico y social
Los materiales y productos con materiales manométrico son tan diversos que se
espera un alto impacto en todas las áreas del conocimiento, de igual forma se puede
deducir que impulsara la tecnología de forma importante ya que hoy en día solo se
conoce una parte de sus aplicaciones y posibilidades que pueden aportar. En cuanto
a lo económico la nanotecnología ya está teniendo impacto en diferentes áreas de
la industria como por ejemplo:
Automotriz
Aeronáutica
Producción de posos cuánticos
Fabricación de superredes
Alambres cuánticos
Puntos cuánticos
Electrónica
Estudios genéticos
Productos farmacéuticos
Por lo que se espera que en un futuro cercano sea una parte fundamental de las
economías de los países, por su participación en distintas industrias. En cuanto al
impacto social se deberá manejar con cautela debido a que es un concepto nuevo
y ajeno a lo común, en el proceso de aceptación y familiarización de esta nueva
ciencia serán muy importantes los especialistas de las ciencias sociales y el sector
educativo. (Rodriguez, 2005)
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Nanoelectrónica
Es la rama de la nanotecnología encargada de desarrollar aplicaciones electrónicas
por medio de circuitos electrónicos colocados en chips y microprocesadores, los
cuales están a escale manométrica. A todas estas aplicaciones y usos de la
nanoelectrónica en procesadores y chips se les denomina como tecnología
disruptiva8 por su clara distinción de los modelos y aplicaciones tradicionales,
algunos ejemplos de esta nueva tendencia son: electrónica de semiconductores de
moléculas híbridas, nanotubos, nano hilos de una dimensión, electrónica molecular
avanzada, entre otros. (Costa, 2000)
Los microprocesadores se fabrican mediante una técnica llamada litografía, la cual
consiste en poner una oblea de silicio en una superficie semiconductora que
después se recubre con una capa sensible a la luz para proyectar la imagen de un
circuito, para finalmente procesarlo y darle las características y propiedades
eléctricas necesarias para su funcionamiento; la repetición del procedimiento
añadiendo una nueva mascara da lugar a los microprocesadores y chips que hoy
en día conocemos. (Schulenburg, 2004)
Esta nueva aplicación de la nanotecnología en los dispositivos electrónicos y
eléctricos abre una nueva gama de posibilidades en mejoras e innovación de miles
de productos como: televisiones, radios, celulares, computadoras, autos,
electrodomésticos, y muchos otros por lo que su desarrollo representa un gran
avance en la electrónica.
Nanomedicina
Una de las más importantes áreas de impacto en la nanotecnología es la medicina,
todas las ventajas que esta nueva ciencia representa son de mucha utilidad en la
salud, estas representan mejorar la calidad de vida de muchas personas. Las áreas
8 Tecnologías innovadoras, completamente diferentes a las convencionales
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de investigación de la Nanomedicina son tres básicamente, diagnostico,
administración de fármacos y tratamientos regenerativos, en la ilustración uno se
puede visualizar estas áreas.
Ilustración 1: Áreas de investigación de la Nanomedicina. Tomado del artículo escrito por Laura M. Lechuga (2007)
Nanodiagnóstico
Esta vertiente de la nanotecnología implica que los dispositivos o aplicaciones
puedan identificar en el cuerpo humano la presencia de un determinado patógeno
o quizá células cancerígenas, sin embargo esta tecnología necesita una precisión
muy alta para evitar los efectos secundarios. Algunos de los ejemplos de
nanodiagnóstico son:
Un sensor que pueda determinar la falta de sustancias como vitaminas y
calcio por medio del sudor de los dedos.
Espejo de baño que proporcione información en base a sudoración.
Dispositivos que puedan analizar bebidas que estén libres de patógenos y
bacterias.
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Liberación controlada de fármacos
Otra gran ventaja que se puede aplicar con la nanotecnología es el uso de sistemas
o dispositivos que suministren cantidades controladas de fármacos, esta
herramienta consiste en utilizar estructuraras manométricas que se introduzcan al
cuerpo transportando el fármaco hasta el lugar indicado o la zona dañada y suelten
la sustancia. Este procedimiento implica una encapsulación previa y una muy
compleja planeación para calcular el transporte y la activación de la sustancia justo
en el momento necesario. Dos de las más importantes aplicaciones de esta
herramienta son:
Pastillas supramoleculares
Son estructuras moleculares cóncavas, las cuales pueden transportar
fármacos por medio de antenas que se adhieren a ciertas proteínas como los
anticuerpos, permitiendo actuar a la sustancia en ellas.
Partículas magnéticas para el cáncer
De forma similar a las pastillas supramoleculares se puede direccionar
partículas magnéticas de proporciones manométricas a las zonas
cancerígenas que se activaran por medio de un campo electromagnético
para reducir o eliminar el tumor.
Nanomedicina regenerativa
La nanomedicina regenerativa se ocupa de la reparación o sustitución de tejidos y
órganos dañados mediante la aplicación de métodos procedentes de la terapia
génica, la terapia celular, la dosificación de sustancias biorregenerativas y la
ingeniería de tejidos, estimulando los propios mecanismos reparadores del cuerpo
algunas de las aplicaciones son: (Lechuga, 2007)
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Crema para dientes con material manométrico de apatita y proteína para
apoyar a la restauración de dientes
Crema con nano partículas de zinc y oxido para evitar el contacto directo de
la piel con los rayos ultravioleta
Creación de estructuras que favorezcan al crecimiento de tejidos del cuerpo
humano en partes del cuerpo dañadas, para desarrollar esta innovación se
deberá administrar producción celular
De esta forma se espera que la nanomedicina aporte ganados avances a la salud,
para poder evitar contagios, ayudar en la medicación de personas enfermas, hacer
la vida más confortable y quizá solucionar enfermedades que hoy en día no tienen
cura.
Conclusión
La incursión de la nanotecnología representa un gran avance en muchas áreas del
conocimiento, y más aún en sus aplicaciones, este término representa la
manipulación y desarrollo de materiales y productos a una escala manométrica para
realizar labores que no se podrían realizar a una escala diferente, en un tamaño
mayor.
Sin embargo la nanotecnología no solo se trata de producir cosas pequeñas, sino
de producir cosas nuevas, es decir, aprovechar las propiedades únicas de los
materiales que en diferentes escalas serían imposibles de obtener para producir
materiales completamente nuevos con más y mejores propiedades.
Las nuevas propiedades de los materiales y la gran diversidad de aplicaciones de
la nanotecnología afectarán en un futuro cercano a muchos sectores tanto del
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conocimiento, como comerciales y de la salud, por lo que una revolución tecnológica
podría producirse gracias a la nanotecnología.
Bibliografía
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http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_me
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Molecular:
http://www.phantomsnet.net/Resources/files/Nanoeletronica_alta.pdf
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Obtenido de NANOTECNOLOGÍA EN EL DESARROLLO FARMACÉUTICO:
http://depa.fquim.unam.mx/liberacion/pdf/nanotecno.pdf
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Venemedia. (22 de noviembre de 2014). Definición de nanotecnología . Obtenido
de http://conceptodefinicion.de/nanotecnologia/.com
Propuesta de tesis
Teman:
Desarrollo de productos con materiales de mayor resistencia y durabilidad
Objetivo:
Desarrollar productos con materiales más resistentes y duraderos
aprovechando las propiedades de escala manométricas.

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San Juan Raúl Ponce. (2016, octubre 3). Ayer ficción, hoy Nanotecnología. Recuperado de http://www.gestiopolis.com/ayer-ficcion-hoy-nanotecnologia/
San Juan, Raúl Ponce. "Ayer ficción, hoy Nanotecnología". GestioPolis. 3 octubre 2016. Web. <http://www.gestiopolis.com/ayer-ficcion-hoy-nanotecnologia/>.
San Juan, Raúl Ponce. "Ayer ficción, hoy Nanotecnología". GestioPolis. octubre 3, 2016. Consultado el 9 de Diciembre de 2016. http://www.gestiopolis.com/ayer-ficcion-hoy-nanotecnologia/.
San Juan, Raúl Ponce. Ayer ficción, hoy Nanotecnología [en línea]. <http://www.gestiopolis.com/ayer-ficcion-hoy-nanotecnologia/> [Citado el 9 de Diciembre de 2016].
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