La era de la Nanotecnología

Nanotecnología
Por: Josué Pacheco Ortiz
Introducción
Los avances en la Tecnología para dar solución a los problemas que enfrentan
diversas disciplinas, tales como la medicina, la agricultura, la industria, entre
muchas otras, ha dado lugar a lo que se le conoce como nanotecnología.
Es algo relativamente nuevo, sin embargo, desde su aparición hasta la fecha actual,
ha hecho grandes aportaciones a cada una de las áreas en las cuales se ha
aplicado.
La nanotecnología esta llamada a revolucionar muchos de los ámbitos de nuestro
día a día, como la salud, la informática o el medio ambiente. Tiene grandes ventajas
aplicada correctamente, sin embargo también puede ser perjudicial en manos
equivocadas.
Por lo cual es conveniente mantenerse informado acerca de todo lo que implica la
tecnología, su historia, aplicaciones, riesgos y los productos que están en
desarrollo.
Definición de Nanotecnología
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. (Ciencias, tecnologías e innovación, s.f.)
El Nanoes un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que viene del griego
νάνος que significa enano, y corresponde a un factor 10^-9, que aplicado a las
unidades de longitud, corresponde a una mil millonésima parte de un metro (10^-9
Metros) es decir 1 Nanómetro, la nanotecnología estudia la materia desde un nivel
de resolución nanométrico, entre 1 y 100 Nanómetros aproximadamente.
(Nanotecnología, s.f.).
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.
La Figura 1 muestra la unidad de medida de diversos sistemas, y la escala a la que
pertenecen (Nano o Micro).
Historia Cronológica
A través de la historia, diversos sucesos han marcado las bases de la
nanotecnología, a continuación se presentan algunos de los más importantes.
1936
Erwin Müller, en Siemens, inventó el microscopio de emisión de campo, que
hizo posible la consecución de imágenes cercanas a resolución atómica de
los materiales.
Los años 40
Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen
como una forma de reducir costes.
Figura 1 Unidad de Medida de Diversos Sistemas
1956
Arthur von Hippel en el MIT acuña, entre otros conceptos, el término-
"ingeniería molecular".
1958
Jack Kilby de Texas Instruments diseña y construye el primer circuito
integrado, por el que posteriormente recibiría el Premio Nobel en 2000.
1959
Richard Feynmann habla por primera vez en una conferencia sobre el futuro
de la investigación científica: "A mi modo de ver, los principios de la Física
no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo
por átomo".
1966
Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos
científicos a través del cuerpo humano. Los científicos reducen su tamaño al
de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un investigador
para destrozar el tumor que le está matando. Por primera vez en la historia,
se considera esto como una verdadera posibilidad científica. La película es
un gran éxito.
1974
Norio Taniguchi de la Universidad de Ciencias de Tokio acuña el término
nanotecnología en el marco dimensional a escala atómica
1985
Se descubren los buckminsterfullerenes.
1989
Se realiza la película "Cariño he encogido a los niños", una película que
cuenta la historia de un científico que inventa una máquina que puede reducir
el tamaño de las cosas utilizando láser.
1996
Sir Harry Kroto gana el Premio Nobel por haber descubierto fullerenes.
1997
Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo. Tiene el tamaño
aproximadamente de una célula roja de sangre.
1998
Se logra convertir a un nanotubo de carbón en un nanolapiz que se puede
utilizar para escribir
1999-2000
Los productos de consumo que hacen uso de la nanotecnología comienzan
a aparecer en el mercado: parachoques para automóviles que se resisten a
las abolladuras y rallados, pelotas de golf que vuelan rectas, raquetas de
tenis que son más rígidas, bates de béisbol con una mejor flexibilidad y
"golpe", calcetines antibacterianos de nano-plata, protectores solares
transparentes, ropa sin arrugas y resistente a las manchas, cosméticos
terapéuticos de penetración profunda, revestimientos de vidrio resistente a
los arañazos, baterías de más rápida recarga para herramientas eléctricas
inalámbricas, y mejoras en las pantallas para televisores, teléfonos celulares
y cámaras digitales
2001
James Gimzewski entra en el libro de récords Guinness por haber inventado
la calculadora más pequeña del mundo.
Avances en los últimos años
2003
Naomi Halas, Jennifer West, Rebeca Drezek, y Renata Pasqualin en la
Universidad Rice desarrollan unas nanocápsulas de oro, que cuando son
"sintonizadas" de tamaño para absorber la luz infrarroja cercana, sirven de
plataforma para el descubrimiento integrado, diagnóstico y tratamiento del
cáncer de mama sin biopsias invasivas, cirugía o radiación sistémica
destructiva o quimioterapia.
2006
James Tour y sus colegas de la Universidad de Rice construyen un "coche"
a nanoescala hecho de oligo (etinileno fenileno) con ejes alquinilo y cuatro
ruedas esféricas de fullereno C60 (buckyball). En respuesta a los aumentos
en la temperatura, el nanocoche se movía sobre una superficie de oro como
resultado de las ruedas - buckyball, como se mueve un coche convencional.
A temperaturas superiores a 300 ° C se movía demasiado rápido para los
químicos pudieran realizar un seguimiento del movimiento.
2007
Angela Belcher y sus colegas en el MIT construyen una batería de iones de
litio con un tipo común de virus que no son dañinos para el ser humano,
usando un procedimiento de bajo coste y benigno para el medio ambiente.
Las baterías tienen la misma capacidad de energía y el rendimiento de
energía como las baterías recargables con tecnología de última generación
(coches híbridos, dispositivos electrónicos personales. etc.)
2009
Nadrian Seeman y varios colegas de la Universidad de Nueva York crean
varios dispositivos a nanoescala con un montaje robótico de ADN. Se trata
de un proceso de creación de estructuras de ADN 3D utilizando secuencias
sintéticas de cristales de ADN que pueden ser programados para auto-
ensamblaje utilizando "extremos pegajosos" y la colocación en un orden y
orientación conjunto. Es un avance con potenciales aplicaciones en la
Nanoelectrónica. Otra creación de Seeman (con colegas de la Universidad
de Nanjing de China) es una "línea de montaje de ADN." Por este trabajo,
Seeman compartió el Premio Kavli de Nanociencia en 2010.
2010
IBM utiliza una punta de silicio que mide sólo unos pocos nanómetros en su
ápice (similar a las puntas utilizadas en microscopios de fuerza atómica) para
cincelar el material de un sustrato y crear un mapa completo a nanoescala
3D del mundo -de un tamaño de una-milésima parte de un grano de sal y lo
hizo en 2 minutos y 23 segundos. Esta actividad demuestra una metodología
patrón poderosa para generar patrones y estructuras a nanoescala tan
pequeñas como de un tamaño de 15 nanómetros con una gran reducción de
costos. Abriendo nuevas perspectivas para campos como la electrónica, la
optoelectrónica y la medicina.
2013
Investigadores de la Universidad de Stanford desarrollan el primer equipo de
nanotubos de carbono.
Beneficios
El uso de la Nanotecnología molecular en los procesos de producción y fabricación
podría resolver muchos de los problemas actuales. Por ejemplo:
La escasez de agua es un problema serio y creciente. La mayor parte del
consumo del agua se utiliza en los sistemas de producción y agricultura, algo
que la fabricación de productos mediante la fabricación molecular podría
transformar.
Las enfermedades infecciosas causan problemas en muchas partes del mundo.
Productos sencillos como tubos, filtros y redes de mosquitos podrían reducir este
problema.
La información y la comunicación son herramientas útiles, pero en muchos casos
ni siquiera existen. Con la nanotecnología, los ordenadores serían
extremadamente baratos.
Muchos sitios todavía carecen de energía eléctrica. Pero la construcción
eficiente y barata de estructuras ligeras y fuertes, equipos eléctricos y aparatos
para almacenar la energía permitirían el uso de energía termal solar como fuente
primaria y abundante de energía.
El desgaste medioambiental es un serio problema en todo el mundo. Nuevos
productos tecnológicos permitirían que las personas viviesen con un impacto
medioambiental mucho menor.
Muchas zonas del mundo no pueden montar de forma rápida una infraestructura
de fabricación a nivel de los países más desarrollados. La fabricación molecular
puede ser auto-contenida y limpia: una sola caja o una sola maleta podría
contener todo lo necesario para llevar a cabo la revolución industrial a nivel de
pueblo.
La nanotecnológica molecular podría fabricar equipos baratos y avanzados para
la investigación médica y la sanidad, haciendo mucho mayor la disponibilidad de
medicinas más avanzadas.
Muchos problemas sociales se derivan de la pobreza material, los problemas
sanitarios y de la ignorancia. La nanotecnología molecular podría contribuir a reducir
en grandes medidas a todos estos problemas y al sufrimiento humano asociado con
ellos.
Riesgos
La nanotecnología molecular es un avance tan importante que su impacto podría
llegar a ser comparable con la Revolución Industrial pero con una diferencia
destacable - que en el caso de la nanotecnología el enorme impacto se notará en
cuestión de unos pocos os, con el peligro de estar la humanidad desprevenida
ante los riesgos que tal impacto conlleva. Algunas consideraciones a tener en
cuenta incluyen:
Importantes cambios en la estructura de la sociedad y el sistema político.
La potencia de la nanotecnología podría ser la causa de una nueva carrera
de armamentos entre dos países competidores. La producción de armas y
aparatos de espionaje podría tener un coste mucho más bajo que el actual
siendo además los productos más pequeños, potentes y numerosos.
La producción poco costosa y la duplicidad de diseños podría llevar a
grandes cambios en la economía.
La sobre explotación de productos baratos podría causar importantes daños
al medio ambiente.
El intento por parte de la administración de controlar estos y otros riesgos
podría llevar a la aprobación de una normativa excesivamente rígida que, a
su vez, crease una demanda para un mercado negro que sería tan peligroso
como imparable porque sería muy fácil traficar con productos pequeños y
muy peligrosos como las nanofábricas.
Existen numerosos riesgos muy graves de diversa naturaleza a los que no
se puede aplicar siempre el mismo tipo de respuesta.
Las soluciones sencillas no tendrán éxito. Es improbable encontrar la
respuesta adecuada a esta situación sin entrar antes en un proceso de
planificación meticulosa
Para poder disfrutar de los enormes beneficios de la nanotecnología molecular, es
imprescindible afrontar y resolver los riesgos. Para hacer esto, debemos primero
comprenderlos, y luego desarrollar planes de acción para prevenirlos. La
nanotecnología molecular permitirá realizar la fabricación y prototipos de una gran
variedad de productos muy potentes. Esta capacidad llegará de repente, ya que
previsiblemente los últimos pasos necesarios para desarrollar la tecnología serán
más fáciles que los pasos iniciales, y muchos habrán sido ya planificados durante
el propio proceso. La llegada repentina de la fabricación molecular no nos debe
tomar desprevenidos, sin el tiempo adecuado para ajustarnos a sus implicaciones.
Es imprescindible estar preparados antes.
Aplicaciones
En medicina
Una de las aplicaciones de la nanotecnología que más interesan hoy en día es
aquella referida a la salud. Existen específicamente dos experimentos que se están
estudiando en la actualidad que utilizan nanotecnología: por un lado, nano
transportadores que se encargarán de trasladar un fármaco determinado al lugar
del cuerpo que se especifique de antemano, pudiendo esto ser un gran avance
contra el cáncer o enfermedades complicadas de tratar. Por el otro, tenemos
los biosensores moleculares que se ocuparán de identificar diferentes sustancias
en el cuerpo como los niveles de glucosa o colesterol en un abrir y cerrar de ojos.
En el medio ambiente
La nanotecnología también se ha convertido en un fuerte interés para quienes
trabajan día a día en tareas relacionadas al cuidado del medio ambiente. A través
de esta ciencia se busca no solo desarrollar nuevas energías y materiales que no
contaminen, sino además hacer uso de la nanotecnología para depurar desde la
atmósfera hasta los suelos y el agua.
En la industria de alimentos
La aplicación de esta ciencia en el sector de alimentos incluye la creación de
sensores y nano chips ideados para garantizar no solo la calidad del producto sino
también su seguridad, detectando desde el nivel de frescura hasta vencimiento y
vida útil.
En la cosmetología
La nanotecnología también podría ofrecer un sinfín de beneficios en el área de la
belleza y la cosmetología, pudiendo producirse cremas antiarrugas basadas en
nano partículas que podrían mejorar de manera considerable los resultados
obtenidos con su uso.
En la Industria textil
A través de la incorporación de nano chips de tipo electrónico podrían obtenerse
una serie de nuevas propiedades en las telas como la repelencia de manchas, o
incluso prendas con auto limpieza y sistema anti olor. Estos “tejidos inteligentes”
significarían un avance considerable en el mercado de la indumentaria. (Proymec,
2014)
En la agricultura
Siguiendo la tendencia que se potenció con la ingeniería genética, de control
corporativo desde la semilla hasta el producto en el supermercado, la agricultura
nanotecnológica controlaría incluso los átomos que componen esos productos.
Todas las corporaciones que dominan el negocio mundial de los transgénicos están
invirtiendo en nanotecnología.
En la construcción
Desarrollo de materiales (nanomateriales) más fuertes y ligeros, con mayor
resistencia, vidrios que repelen el polvo, humedad, pinturas con propiedades
especiales, materiales autorreparables, etc.
En la electrónica
Comprenden el desarrollo de componentes electrónicos que permitan aumentar
drásticamente la velocidad de procesamiento en las computadoras, creación de
semiconductores, nanocables cuánticos, circuitos basados en Grafeno o Nanotubos
de Carbono.
En las tecnologías de la comunicación e informática
Comprende el desarrollo de sistemas de almacenamiento de datos de mayor
capacidad y menor tamaño, dispositivos de visualización basados en materiales con
mayor flexibilidad u otras propiedades como transparencia que permitan crear
pantallas flexibles y transparentes, además el desarrollo de la computación
cuántica.
En la Ganadería
Tienen relación con el desarrollo de nanochips para identificación de animales,
nanopartículas para administrar vacunas o fármacos, nanosensores para detectar
microorganismos y enfermedades además de sustancias tóxicas. (Nanotecnología,
s.f.)
Productos en Desarrollo
Lentes de contacto con realidad virtual y aumentada
Pronto ya no será necesario utilizar esos incómodos dispositivos que se colocan en
la cabeza para poder disfrutar de la realidad virtual o la realidad aumentada. Gracias
a la nanotecnología, basta con ponerse unas lentillas. Las está desarrollando
Innovega, una compañía estadounidense con sede en Bellevue, Washington. Para
ello, han incorporado, a una lente de contacto, un filtro polarizante y una diminuta
lente que actúa como pantalla para la visualización de las imágenes de realidad
virtual o aumentada.
Estos elementos son más pequeños que la pupila del ojo, por lo que no interfieren
con la visión normal de la persona. De este modo, la retina recibe las imágenes de
la realidad virtual o aumentada junto con las del mundo exterior y el usuario las
percibe como una sola. Combinadas con las gafas de sol panorámicas de la
compañía, conocidas como iOptik, el usuario puede disfrutar de una experiencia de
inmersión completa en 3D y con calidad HD, ideal para videojuegos de realidad
aumentada, entornos de simulación, etc.
Detector de infartos
El uso de nanosensores para detectar ataques cardíacos antes de que sucedan
podría salvar muchas vidas. Dos investigadores Eric Topol, de Scripps Health, y
Axel Scherer, de Caltech han estado trabajando en esta tecnología, que consiste
en unos diminutos chips con nanosensores para el torrente sanguíneo, capaces de
detectar los síntomas previos a un ataque al corazón. Las últimas versiones del chip
apenas miden 90 micrómetros, es decir, menos de un grano de arena; y se
inyectarían en el brazo del paciente.
Con este sistema, una persona con un chip podría recibir una advertencia en su
teléfono inteligente u otro dispositivo móvil, indicándole que acuda inmediatamente
a un centro médico.
Por el momento, se están utilizando para la detección de glucosa en estudios con
animales. Una vez completados, se iniciarán los estudios en humanos. En un futuro
se podría utilizar también para detectar enfermedades autoinmunes, diversos tipos
de cáncer e incluso rechazos en pacientes con trasplantes.
En octubre de 2015, Scripps Health recibió una donación de 3,75 millones de
dólares de la Fundación Qualcomm para avanzar en una serie de tecnologías
prometedoras, incluida esta.
Microrobot para cirugías de ojos y administración de fármacos
Unos científicos del Laboratorio de robótica de ETH Zürich, Suiza, han desarrollado
un diminuto microrobot que se puede guiar de forma magnética. El microrobot,
conocido como OctoMag, se introduce en el ojo con una pequeña aguja y se dirige,
utilizando campos electrómagnéticos, para realizar una cirugía de precisión o bien
liberar cantidades muy precisas de fármacos, sin necesidad de realizar ninguna
incisión. Uno de sus posibles usos sería el de disolver coágulos en los vasos
oculares.
Baterías diminutas fabricadas con impresión 3D
Investigadores de la Universidad de Harvard y la Universidad de Illinois en Urbana-
Champaignhan descubierto la manera de fabricar, con impresión 3D, baterías en
miniatura de aproximadamente 1 mm de diámetro, utilizando unos materiales que
son electroquímicamente activos y que han denominado denominan “tintas”.
Endureciendo estos materiales por capas, al estilo de la impresión 3D, han creado
los ánodos y cátodos. Para ello, la impresora deposita la tinta sobre los dientes de
dos peines de oro para crear una pila estrechamente entrelazada de ánodos y
cátodos.
Finalmente, toda la configuración se empaqueta en un pequeño recipiente y se llena
con una disolución de electrolitos para completar la batería. Los investigadores
afirman haber creado ya con esta técnica pequeños dispositivos médicos, como los
dispositivos de administración de fármacos y biosensores.
Nuevo material de silicio negro para combatir bacterias
En la naturaleza se pueden encontrar todo tipo de superficies antibióticas. En los
últimos años, algunos científicos las han estudiado para tratar de desarrollar
versiones artificiales inspiradas en ellas. Un ejemplo es el nuevo nanomaterial
sintético desarrollado por unos científicos australianos y españoles a partir de silicio
negro, añadiéndole unos pequeños picos en su superficie.
La geometría de superficie del material está inspirada en la de las alas de la
libélula Diplacodes bipunctata, común en Indonesia, Australia y Nueva Zelanda, y
cuyos pequeños picos inhiben el desarrollo de bacterias. Según los científicos, en
las pruebas de laboratorio, el material ha demostrado ser eficaz contra una amplia
variedad de bacterias gramnegativas y grampositivas, además de contra
endosporas. (Rodríguez, s.f.)
Nanotecnología Responsable
La nanotecnología responsable es un concepto relativamente nuevo, se refiere a la
gestión responsable que controle los riesgos potenciales de la nanotecnología, y
potencie los beneficios en nombre de la humanidad.
El Centro de Nanotecnología Responsable ha llegado a un acuerdo de colaboración
para difundir las teorías sobre la gestión responsable de la nanotecnología en el
mundo de habla española.
Con la nanotecnología avanzada se podrán construir máquinas mil veces más
potentes y cientos de veces menos costosas que los aparatos actuales. El potencial
de la nanotecnología desde un punto de vista humanitario es inmenso, como
también son masivos los riesgos posibles por un mal uso o una gestión no
responsable.
Los científicos, académicos y colectivos que defienden el concepto de
nanotecnología responsable persiguen una visión del mundo en la que la fabricación
molecular se utiliza para propósitos productivos y beneficiosos, y en la que el mal
uso de su potencial es limitado por una gestión eficaz de la tecnología.
Conclusión
La nanotecnología ha revolucionado todas las áreas donde ha sido aplicada, desde
la agricultura hasta la medicina. Gracias a los avances en cada uno de esos campos
se han facilidad y mejorado muchas de las técnicas que se ocupaban, en algunos
casos incluso han logrado salvar vidas.
El futuro de la nanotecnología es muy amplio y cada vez llegara y abarcara más
disciplinas, sin embargo, también se debe tener cuidado con el mal empleo de ella,
puesto que así como es utilizada para construir , también puede ser empleada para
destruir, y ese es uno de sus mayores riesgos.
Conforme pase el tiempo veremos cada día más sus magníficos avances y seremos
testigos de esa nueva era donde la nanotecnología formara parte de nuestra vida
diaria.
Bibliografía
Ciencias, tecnologías e innovación. (s.f.). Obtenido de
http://portal.oas.org/Portal/Topic/CienciaTecnolog%C3%ADaeInnovaci%C3
%B3n/Programas/CienciasAplicadas/CienciasAplicadaseIngenier%C3%AD
a/tabid/564/Default.aspx
Nanotecnología. (s.f.). Obtenido de http://www.nanotecnologia.cl/que-es-
nanotecnologia/
Proymec. (31 de Diciembre de 2014). Obtenido de Proymec:
http://proymec.es/blog/la-nanotecnologia-y-sus-aplicaciones/
Rodríguez, M. (s.f.). Avances Nanotecnología. Obtenido de
https://www.euroresidentes.com/tecnologia/nanotecnologia/10-avances-en-
nanotecnologia-que
Este Artículo fue elaborado por Ing. Josué Pacheco Ortiz, bajo auspicio del Maestro
Fernando Aguirre y Hernández, de la materia Fundamentos de Ingeniería
Administrativa, de la Maestría en Ingeniería Administrativa, del Instituto Tecnológico
Nacional de México, Campus Orizaba. Y apoyado bajo beca Conacyt.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
. . .
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ADMINISTRATIVA
. . .
FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ADMINISTRATIVA
. . .
TEMA:
NANOTECNOLOGÍA
. . .
PRESENTA:
ING. JOSUÉ PACHECO ORTIZ
ORIZABA, VER. SEPTIEMBRE 2016
Contenido
Introducción ............................................................................................................. 3
Definición de Nanotecnología .................................................................................. 3
Historia Cronológica ................................................................................................ 4
Avances en los últimos años ................................................................................... 6
Beneficios ................................................................................................................ 8
Riesgos ................................................................................................................... 9
Aplicaciones .......................................................................................................... 10
Productos en Desarrollo ........................................................................................ 12
Conclusión............................................................................................................. 16
Bibliografía ............................................................................................................ 16

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Pacheco Ortiz Josue. (2017, enero 11). La era de la Nanotecnología. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/la-era-de-la-nanotecnologia/
Pacheco Ortiz, Josue. "La era de la Nanotecnología". GestioPolis. 11 enero 2017. Web. <https://www.gestiopolis.com/la-era-de-la-nanotecnologia/>.
Pacheco Ortiz, Josue. "La era de la Nanotecnología". GestioPolis. enero 11, 2017. Consultado el 20 de Octubre de 2017. https://www.gestiopolis.com/la-era-de-la-nanotecnologia/.
Pacheco Ortiz, Josue. La era de la Nanotecnología [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/la-era-de-la-nanotecnologia/> [Citado el 20 de Octubre de 2017].
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