Nanotecnología. Ciencia que beneficiará a la humanidad
- Tecnología
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humanidad
En los años pasados la nanotecnología se ha convertido en uno de los principales excitantes
campos en vanguardia en la física, química y biología. Muchas personas piensan en los
avances que esto nos traerá, pero sobre todas las aplicaciones tecnológicas en las que se podrá
llegar a usar.
La nanotecnología trabaja con objetos que se midan en nanómetros, como sabemos los
nanómetros son la millonésima parte de un metro. Los nanomateriales que se usan tienen
propiedad más diminuta que una décima de micrómetro en pocas palabras la altura de un
material por ejemplo es menor a la décima parte de un millón divido en un millón.
La siguiente imagen muestra la unidad de medida de diversos sistemas y la escala a la que
pertenece (nano o micro).
(chile., 2015)
Ilustración 1Nano o micro.
¿Qué es nano?
Una persona = alrededor de 2 m
Una hormiga = aproximadamente 1 cm (10 a la menos 2).
Nanotecnología la ciencia que beneficiari a la
Introducción
3RU)HOLSH+HUQiQGH]0DUDxyQ
Una célula = 20 micrómetros (10 a la menos 6).
Un ribosoma = 25 nanómetros.
Un nanómetro cubico = aproximadamente 258 átomos de carbono.
Ilustración 2 Comparación de medidas
(VEGA)
Esta ciencia aplicada es desarrollada a niveles de átomos y molécula, los principales campos
que la tienen como opción para resolver sus problemas son los campos de la química, biología
y química.
Átomos
Hablando de los átomos que es la base de la nanotecnología como muchos sabemos el mundo
material está compuesto por átomos, pero al caso sabemos
quién fue el que propuso en un principio esta tesis, fue un
filósofo griego Demócrito hace más de 2400 años. Años
después los griegos modernos estamparon su imagen en la
moneda de 10 dracmas que estas muy extendidas, pero no
(Europea) igual que los átomos.
Años más tarde un romano compuso un poema sobre los átomos el cual dice:
“El universo consiste en un espacio infinito y un número infinito de partículas irreducibles,
los átomos, cuya variedad es también infinita… Los átomos varían sólo en la forma, el
Ilustración 3 Moneda
tamaño y el peso; son impenetrablemente duros e inalterables, son el límite de la divisibilidad
física…” (Europea)
Después en el siglo diecinueve el famoso Johannes Kepler estudio los copos de nieve y
descubrió que la forma de los copos se debía a la unión de bloques simples e iguales con esto
la idea del átomo volvió a estar en primer plano.
Todo aquel científico que trabajaba con minares debía de estar convencido de la existencia
de los átomos, pero no lo era así hasta que en el año de 1912 en la universidad de Múnich se
comprobó que un cristal de sulfato de cobre dividía una luz de rayos X de la misma forma de
un paraguas.
Pero en si la razón por la cual los átomos en el cristal se disponen tan regularmente es simple,
la materia se acomoda de la manera más cómoda posible y la manera más cómoda es una
estructura regular. En los últimos años los aparatos modernos han hecho posible hacer
visibles los componentes de la materia viva en una escala nanometrica.
En los años 80 surgió algo llamado microscopio de barrido de efecto túnel que en general no
solo puede mostrar átomos de un cristal, sino que también tiene la posible de mover dichos
átomos.
“He aquí surgió la nanotecnología.” A continuación, se muestra dicho aparato.
(Daltonico, 2010)
Ilustración 5 Proceso del microscopio de barrido.
Ilustración 4 Microscopio de barrido.
Diferentes conceptos de la nanotecnología
Hay muchos conceptos y definiciones de la nanotecnología a continuación mencionaremos
algunos para tener un amplio criterio sobre el tema.
La palabra nanotecnología es usada para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un
nivel nanoescala, que son unas medidas extremadamente pequeñas “nanos”, estas permiten
manipular sus estructuras y sus átomos. Lo anterior nos llevara a la posibilidad de trabajar
materiales y maquinas a partir del reordenamiento de átomos.
La mejor definición que se ha encontrado es la siguiente:
La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de
materiales, aparatos sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, así
como su explotación de fenómenos y propiedades de la materia la ya antes mencionada escala
nano. (Euroresidentes, s.f.)
(ICA, s.f.)
Ilustración 6 Entorno de la nanotecnología.
Otro concepto de nanotecnología nos dice que el
concepto engloba los campos de la ciencia y la técnica
en los cuales se estudia, obtiene y manipula de una
manera controlada materiales, sustancias y dispositivos
de reducidas dimensiones en general inferiores a la
micra es decir a escala nano. (VEGA)
(VEGA)
Tomando las dos definiciones anteriores podemos definir
a la nanotecnología como el estudio, creación, síntesis a través de materiales a una
nanoescala.
Historia de la nanotecnología
En el año de 1936 Erwin Müller invento el microscopio de emisión de campo, esta
herramienta hiso posible las consecuciones cercanas a la resolución automática de los
materiales.
En los años 40 el famoso von Neumann estudio la posibilidad de crear sistemas que pudieran
auto reproducirse, debemos mencionar que el objetivo que él quería cumplí a través de esto
era el de reducir costes.
En el año de 1956 Arthur von Hippel en el MIT acuña entre otros conceptos el término de
ingeniera industrial. Dos años después en 1958 Jack de Texas instruments construye el primer
circuito integrado, este circuito posteriormente al autor le dio el mérito de ganar el premio
nobel en el año 2000. En el siguiente año 1959 Richard Feynmann da una conferencia sobre
el futuro de la investigación científica al mencionar la siguiente frase “a mi modo de ver los
principios de la física no se pronuncian en contra de posibilidad de maniobrar las cosas átomo
por átomo.”
En el año de 1996 paso un suceso que inmiscuyo al cine el cual fue la película llamada viaje
alucinante, la cual narraba la travesía de dos científicos a través del cuerpo humano, esto
sucede cuando dos científicos se reducen a un nano tamaño para entrar en el cuerpo y destruir
un tumor dañino. Lo anterior fue la causal que eso por primera vez se considerara como algo
que pudiera ser una posibilidad científica. Pasando siete años surge el termino nanotecnología
Ilustración 7 Concepto
nanotecnología.
inventado por Norio Taniguichi de la universidad de ciencias de Tokio, tomando el marco de
dimensional a escala atómica.
En el año 1985 se descubre los buckminsterfullerences, cuatro años después se lanza otra
película en la cual un científico crea una máquina para encoger personas y por error sus hijos
se encojen. En el año de 1996 Sir Harry Kroto gana el premio nobel por su descubrimiento
de fullerenes.
En los años 1997 y 1998 primero se elabora la guitarra más pequeña que era de
aproximadamente una célula roja de sangre, después se logra convertir un nanotubo de
carbón en un nano lápiz que funciona para escribir.
A finales de los 2000 los productos que utilizan nanotecnología empezaron a salir a los
mercados como, por ejemplo, parachoques de autos que resisten las abolladuras y rallados,
pelotas de golf que vuelan, raquetas de tenis más rígidas, protectores solares trasparentes
rectas entre otros productos. En el año del 2001 James Gimzewski logro entrar en el libro de
record Guinness por inventar en ese tiempo la calculadora más pequeña del mundo para esa
época.
Pasando dos años Naomi Halas, Jennifer West, Rebeca Drezek, y Renata Pasqualin en la
Universidad Rice desarrollan una nano capsula de oro, la cual tenía la finalidad del
descubrimiento integrad, diagnóstico y tratamiento del Cáncer de mama, sin pasar por todos
los métodos médicos ya conocidos.
En el año de 2006 james tours y sus colegas de la universidad de rice construyeron un coche
a nanoescala hecho de oligio y otros materiales. En respuesta a las altas temperaturas en el
nanocoche se movía sobre ruedas de oro. Un año después Ángela Belcher y sus colegas en
IMT construyen una batería de iones de litio con un tipo de virus no dañino para el ser
humano, dichas baterías tienen la misma capacidad que otras pilas recargables, pero con la
diferencia de que esta es benigna para el medio ambiente además de que no debemos olvidar
que son de bajo coste.
En el año 2009 Nadrian Seeman y varios colegas crearon una serie de dispositivos a
nanoescala con un montaje robótico de ADN. Lo anterior es un proceso de creación de
estructuras de ADN en 3D utilizando secuencias sintéticas de cristales que pueden ser
programados para hacer un auto ensamble todo esto beneficio potencialmente a los avances
de la nanoelectronica.
La compañía IBM en el año del 2010 utiliza una punta de cilicio que mide unos pocos
nanómetros, para cincelar el material de un sustrato y crea un mapa completo a nanoescala
3D del mundo esto es equivalente a la millonésima parte de un gramo de arroz. En el año
2013 Investigadores de la universidad de Stanford desarrollan el primer equipo de nanotubos
de carbono.
Con los datos anteriores podemos decir que la nanotecnología es una ciencia que está en
constante crecimiento a nivel mundial y que sus avances al ser humano le otorgaran muchas
cosas de gran utilidad en su vida diaria.
A continuación, mencionaremos otras fechas importantes en la nanotecnología.
(Beautymarket.es, 2010)
Ilustración 8 Historia de la nanotecnología, 1
(Beautymarket.es, 2010)
Ilustración 9 Historia de la nanotecnología, 2
(Beautymarket.es, 2010)
Ilustración 10 Historia de la nanotecnología, 3
Los usos de la nanotecnología
Nanomedicina
Es una de las ramas más potenciales dentro de los nuevos avances de la tecnología. Una
definición de la nanociencia seria “la nanotecnología que permitirá la posibilidad de curar
enfermedades desde dentro del cuerpo y a nivel celular y molecular.” (Euroresidentes,
Nanotegnologia, s.f.)
Estos campos pueden llegar a ser objeto de una revolución en especialmente en l
implementación de la monitorización, reparación de los tejidos, monitoreo de las
enfermedades o hasta el mejoramiento de un sistema biológico humano. La Nanomedicina
es de gran ayuda para el ser humano ya que nos ayudaría crear humanos mejores y porque
no ha llegar a cosas que jamás nos hubiéramos imaginado pero que con esta rama de la
nanotecnología se podría llegar a hacer realidad.
Incluso ay instituciones que a la voz de ya están implementando esta rama de la
nanotecnología como lo es el instituto nacional para el cáncer en los Estados Unidos, con el
objetivo de eliminar las muertes y el sufrimiento causados por esta enfermedad, las
investigaciones se basan en como diagnosticar, tratar y comprender el cáncer.
Ilustración 11 Nanomedicina.
(Domínguez, 2010)
Nanomáquinas
Este término tiene relación con la fabricación molecular, máquinas de ensamblaje,
micromáquinas, minimaquinas entre otras. La nanotecnología tiene el objetivo de minimizar
la fabricación para ahorrar costes, materias primas recursos naturales y todo aquello que valla
en un proceso. He aquí aparecen una nueva generación de máquinas según sus átomos estas
máquinas también ayudaran a temas de interés social.
Todo lo antes mencionado se basará en una maquina ensambladora que se encargará de
manipular los átomos o en otro determinado caso las moléculas individuales. Pero uno de los
grandes desafíos de la nanotecnología en el campo de las nanomáquinas es llegar a crear una
maquina ensambladora reprogramable.
Esta máquina de la cual venimos hablando sería un dispositivo que pueda generar una copia
a partir de los elementos que se le suministraron. Según los expertos en el tema las llamadas
nanomáquinas constituirán la segunda revolución industrial para los humanos y a través de
esto una vida muy distinta y un entorno diferente ya que un sin número de implicaciones
entrarán en el escenario de las nanomáquinas.
Ilustración 12 Ejemplo de una nanomáquina.
(Adonis, 2010)
Nanotecnología molecular
La nanotecnología molecular es esencial en los procesos de fabricación y producción ya
mediante de ella podríamos resolver muchos problemas como los siguientes:
1. la escasez de agua: dado que se consumen grandes cantidades de agua en la agricultura
con lo que mediante la fabricación molecular los productos solo se podrían trasformare y así
evitar este problema.
2. las enfermedades infecciosas: con la creación de productos sencillos como tubos, filtros y
redes de mosquitos reducirían este problema.
3. La información y la comunicación: aplicando la nanotecnología las computadoras serían
muy baratas.
4. La falta de energía: la falta de energía se resolvería ya que, al ser más pequeños, ligeros le
proporcionara usar la energía solar como fuente primaria.
5.El desgaste medio ambiental: es un impacto que afecta a todo mundo y si las personas
consumieran estos productos provocarían un impacto ambiental menor.
6. Facilitará la construcción de infraestructuras debido a que la fabricación puede ser auto
contenida y limpia ya
que por dar un ejemplo
en una sola maleta podrá
contener todo lo
suficiente para hace una
revolución.
7. la nanotecnología
podrá fabricar equipos
baratos par a
investigación médica y
sanidad con esto
podremos encontrar más
medicinas avanzadas.
(Ferrado, 2010)
Ilustración 13 Ejemplo de un aparato nano molecular
Riesgos de la nanotecnología
El impacto de la nanotecnología se puede detectar en pocos años, con el peligro que implica
que este la humanidad desprevenida ante los riegos que el impacto conllevara. Debemos
tomar en cuenta lo siguiente:
1. Los cambios en la sociedad y el sistema político.
2. La nanotecnología podría ser una competencia entre los países por nuevos armamentos.
3. La producción poco costosa y los distintos modelos podría llevar a un cambio económico.
4. La enorme cantidad de producto en el mercado provocaría cambios en el ambiente.
5. El intento de la administración por controlar los riesgos podría llevar a una administración
muy rígida y que esto a su vez provocara un fuerte mercado negro.
6. las soluciones sencillas no tendrán el éxito deseado ya que es poco probable encontrar la
soluciona los posibles problemas.
Claro que para disfrutar los beneficios de la nanotecnología debemos de afrontar y resolver
los riegos. Para eso podemos planear planes preventivos analizando los pros y los contras de
las situaciones que se nos presenten. Debemos poner hincapié en que no nos debe tomar
desprevenidos porque es imprescindible estar preparados.
Ya sean realizado estudios y se supone que algunos riesgos
son existenciales es decir que amenazan la cultura
humanidad, pero también puede haber cambios que no nos
afecten, pero si se cambian si sería más grave porque cada
solución tendría que ver que impacto ocasionaría en el otro.
Nanotecnología responsable
Esto es un concepto nuevo que es aplicado a la ciencia revolucionaria llamada
nanotecnología. Es la gestión que se debe llevar para controlar los riesgos potenciales de la
misma, para que se vean más reflejados los beneficios para los humanos.
Hoy en la actualidad en la actualidad se ha llegado a un acuerdo de difusión de las teorías
sobre cómo llevar a cabo una nanotecnología responsable. Por el Centro de Nanotecnología
responsable y Euro residentes. (Euroresidentes, Nanotecnologia , s.f.)
Retomando puntos anteriores como ya lo hemos leído la nanotecnología desde el punto de
vista humanitario sus posibles aportaciones son inmensas, pero en contraste los riesgos son
masivos por un mal uso o un uso irresponsable.
Todos aquellos científicos y académicos que están a favor del concepto de la nanotecnología
responsable están en constante persecución de la visión de que la fabricación molecular se
use para propósitos productivos y beneficiarios y en contra de su mal uso que se le pudiera
dar con otros fines.
Ilustración 14 Nanotecnología Responsable
(Santiago, 2013)
Avances de la nanotecnología
Hoy en día nos encontramos en la sociedad del conocimiento y debido a esto algunos grandes
avances, nuevos inventos y descubrimientos progresaran exponencialmente, universidades
más prestigiosas como el MIT ya identifican los últimos avances en las tecnologías e
investigación.
La nanotecnología junto con otras ciencias como biotecnología, biología y infotecnologia
tendrán un papel de suma importancia en los últimos progresos y adelantos que se puede
alcanzar en un futuro no muy lejano.
A continuación, presentaremos se presentarán las novedades tecnológicas incluyendo a la
nanotecnología.
1. Redes de sensores sin cables (Wireless Sensor Networks)
2. Ingeniería inyectable de tejidos (Injectable Tissue Engineering)
3. Nano moléculas solares (Nano Solar Cells)
4. Mecatrónica (Mechatronics)
5. Sistemas informáticos grid (Grid Computing)
6. Imágenes moleculares (Molecular Imaging)
7. Litografía Nanoimpresión (Nano Imprint Lithography)
8. Software fiable (Software Assurance)
9. Glucómicas (Glycomics)
10. Criptografía Quantum (Quantum Cryptography)
(Euroresidentes, Euroresidentes, s.f.)
Conclusiones
La nanotecnología es una ciencia que ha tenido un gran avance desde que surgió ya que lo
que muchos veían como imposible hace muchos años se está convirtiendo en una realidad
hoy en día.
La nanotecnología nos traerá muchos avances en su gran mayoría del tipo beneficio para las
personas ya que influye directamente en el campo de la producción, alimentos, medicina
entre otros aspectos de la vida diaria.
Pero debemos de tener bien presentes los pros y las contras de esta ciencia y del otro lado de
la moneda esta aquellas personas que quieran utilizar esto para sus propios beneficios, pero
no de la mejor manera si no ocuparla para por ejemplo para la creación de armas.
Por eso se ha creado el termino de nanotecnología responsable para indicarle a los científicos
que están inmersos en esta ciencia que trabajen en ella enfocado a los valores que esta
filosofía propone. Para determinar siempre debemos de estar conscientes de la importancia
de la nanotecnología en nuestras vidas.
Agradecimientos
Al Instituto Tecnológico de Orizaba por darme la oportunidad de formarme
profesionalmente y al profesor Fernando Aguirre y Hernández por todos los conocimientos
que nos ha compartido en su materia Fundamentos de Ingeniería.
Bibliografía
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Ferrado, M. L. (05 de octubre de 2010). Blog de nanotegnologia. Obtenido de
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Santiago, M. J. (06 de noviembre de 2013). Blog informatico. Obtenido de
https://inf2013usc.wordpress.com/tag/nanotecnologia/
VEGA, A. F. (s.f.). “Nanotegnologia en el desarrollo tegnologico.
Contenido
Introducción ....................................................................................................................................... 4
¿Qué es nano? ................................................................................................................................ 4
Átomos ................................................................................................................................................ 5
Diferentes conceptos de la nanotecnología ...................................................................................... 7
Historia de la nanotecnología ........................................................................................................... 8
Los usos de la nanotecnología ........................................................................................................ 12
Nanomedicina .............................................................................................................................. 12
Nanomáquinas ............................................................................................................................. 13
Nanotecnología molecular .......................................................................................................... 14
Riesgos de la nanotecnología ...................................................................................................... 15
Nanotecnología responsable ....................................................................................................... 15
Avances de la nanotecnología ......................................................................................................... 17
Conclusiones .................................................................................................................................... 18
Agradecimientos .............................................................................................................................. 18
Bibliografía ...................................................................................................................................... 19
Tabla de ilustraciones
Ilustración 1Nano o micro.................................................................. 4
Ilustración 2 Comparación de medidas .............................................. 5
Ilustración 3 Moneda ......................................................................... 5
Ilustración 4 Microscopio de barrido. ................................................ 6
Ilustración 5 Proceso del microscopio de barrido. ............................ 6
Ilustración 6 Entorno de la nanotecnología. ...................................... 7
Ilustración 7 Concepto nanotecnología.............................................. 8
Ilustración 8 Historia de la nanotecnología, 1 ................................. 10
Ilustración 9 Historia de la nanotecnología, 2 ................................ 11
Ilustración 10 Historia de la nanotecnología, 3 .............................. 11
Ilustración 11 Nanomedicina. .......................................................... 12
Ilustración 12 Ejemplo de una nanomáquina. .................................. 13
Ilustración 13 Ejemplo de un aparato nano molecular .................... 14
Ilustración 14 Nanotecnología Responsable .................................... 16
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Hernández Marañón Felipe. (2016, noviembre 21). Nanotecnología. Ciencia que beneficiará a la humanidad. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/nanotecnologia-ciencia-beneficiara-la-humanidad/
Hernández Marañón, Felipe. "Nanotecnología. Ciencia que beneficiará a la humanidad". GestioPolis. 21 noviembre 2016. Web. <https://www.gestiopolis.com/nanotecnologia-ciencia-beneficiara-la-humanidad/>.
Hernández Marañón, Felipe. "Nanotecnología. Ciencia que beneficiará a la humanidad". GestioPolis. noviembre 21, 2016. Consultado el 22 de Junio de 2018. https://www.gestiopolis.com/nanotecnologia-ciencia-beneficiara-la-humanidad/.
Hernández Marañón, Felipe. Nanotecnología. Ciencia que beneficiará a la humanidad [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/nanotecnologia-ciencia-beneficiara-la-humanidad/> [Citado el 22 de Junio de 2018].
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