NANOTECNOLOGA

RESUMEN

Lananotecnologaes el tema demodapues ha interesado a muchos cientficos e investigadores, los cuales tratan de descubrir y de conocer da a da sobre estaciencia. Es una rama de latecnologaestudiada a nanoescala, por ser tan mnima sus propiedades cambian, por lo tanto genera nuevos resultados, los cuales han sido innovadores para lasociedad, por tal motivo se cree que sern lassolucionescreativas para las diferentes problemticas que se presentan y se presentaran a futuro. Sonproyectosy soluciones queirnpaso por paso, pues no se conoce con certeza efectos secundarios y gravemente perjudiciales para los seres vivos.

PALABRAS CLAVE: Tecnologa, nano escala, innovador, solucin, ciencia.

INTRODUCCIN

Lananotecnologaes un campo de lascienciasaplicadas dedicado alcontroly manipulacin de lamateriaa una escala menor que un micrmetro, es decir, a nivel de tomos y molculas (nanomateriales).

Lo ms habitual es que tal manipulacin se produzca en un rango de entre uno y cien nanmetros. Se tiene una idea de lo pequeo que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50 nm tiene el tamao de 5 capas de molculas o tomos -depende de qu est hecho el nanobot. Nano es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto, de manera que la nanotecnologa se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinario, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.

HISTORIA

El ganador del premio Nobel deFsica(1965), Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nano-ciencia y la nanotecnologa en el clebrediscursoque dio en el Caltech (Instituto Tecnolgico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado En el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom).

Otras personas de esta rea fueron Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick quienes propusieron que elADNera la molcula principal que jugaba un papel clave en la regulacin de todos losprocesosdel organismo y de aqu se tom la importancia de las molculas como determinantes en los procesos de la vida.

Aquella podra usarse para solucionar muchos de losproblemasde la humanidad, pero tambin podra generararmasmuy potentes.

Pero estos conocimientos fueron ms all, ya que con esto se pudo modificar laestructurade las molculas como es el caso de los polmeros oplsticosque hoy en da encontramos en nuestros hogares. Con todos estos avancesel hombretuvo una gran fascinacin por seguir investigando ms acerca de estas molculas, ya no en el mbito de materiales inertes, sino en la bsqueda de molculas orgnicas en nuestro organismo.

Hoy en da lamedicinatiene msintersenla investigacinen el mundo microscpico ya que en l se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido ms beneficiadas como es lamicrobiologa,inmunologa,fisiologaetc.

Con todos estos avances han surgido nuevas ciencias, por ejemplo, laIngeniera Genticaque hoy en da es discutida debido a repercusiones como laclonacino la mejora de especies.

DEFINICIN

La nanotecnologa es el estudio,diseo, creacin,sntesis, manipulacin y aplicacin de materiales, aparatos ysistemasfuncionales a travs del control de la materia a nano escala la cual demuestra fenmenos y propiedades totalmente nuevos. La nanotecnologa promete soluciones vanguardistas y ms eficientes para losproblemas ambientales, as como muchos otros enfrentados por la humanidad.

INVERSIN

En los pases desarrollados lasinversionesen nanotecnologa alcanzan cifras record de ms de 1.000 millones de dlares anuales enEstados Unidos, enEuropay enJapn. Estas inversiones se apoyan en que la nanotecnologa promete desarrollar nuevosproductosy aplicaciones a los ya existentes.

Algunos pases en vas dedesarrolloya destinan importantesrecursosa lainvestigacinen nanotecnologa. La nano-medicina es una de las reas que ms puede contribuir al avance sostenible del Tercer Mundo, proporcionando nuevosmtodosdediagnsticodeenfermedades,

Actualmente, alrededor de 40 laboratorios en todo el mundo canalizan grandes cantidades dedineropara la investigacin en nanotecnologa. Unas 300empresastienen el trmino "nano" en su nombre, aunque todava hay muy pocos productos en elmercado.

Algunos gigantes del mundo informtico como IBM, Hewlett-Packard ('HP)' NEC e Intel estn invirtiendo millones de dlares al ao en el tema.

Los gobiernos del llamado Primer Mundo tambin se han tomado el tema muy en serio, con el claroliderazgodelgobiernoestadounidense, que para este ao ha destinado 570 millones de dlares a su National Nanotechnology Initiative.

Las empresas tradicionales podrn beneficiarse de la nanotecnologa para mejorar sucompetitividaden sectores habituales, como textil,alimentacin, calzado, automocin,construccinysalud. Lo que se pretende es que las empresas pertenecientes a sectores tradicionales incorporen y apliquen la nanotecnologa en sus procesos con el fin de contribuir a la sostenibilidad delempleo. Actualmente la cifra en uso cotidiano es del 0,1%.

Con la ayuda deprogramasde acceso a la nanotecnologa se prev que en 2014 sea del 15% en el uso y laproduccinmanufacturera.

TIPOS DE NANOTECNOLOGA

Segn la forma detrabajolananotecnologase divide en:

A) TOP-DOWN:Reduccin de tamao. Literalmente desde arriba (mayor) hasta abajo (menor). Los mecanismos y lasestructurasse miniaturizan a escala nanomtrica. Este tipo de Nanotecnologa ha sido el ms frecuente hasta la fecha, ms concretamente en el mbito de laelectrnicadonde predomina la miniaturizacin.

B) BOTTOM-UP:Auto ensamblado. Literalmente desde abajo (menor) hasta arriba (mayor). Se comienza con unaestructurananomtrica como una molcula y mediante unprocesode montaje o auto ensamblado, se crea un mecanismo mayor que el mecanismo con el que comenzamos. Este enfoque, que algunos consideran como el nico y "verdadero" enfoque nanotecnolgico, ha de permitir que la materia pueda controlarse de manera extremadamente precisa. De esta manera podremos liberarnos de las limitaciones de la miniaturizacin, muy presentes en el campo de la electrnica.

Segn el campo en el que se trabaja la nanotecnologa se divide en:

NANOTECNOLOGA HMEDA

Estatecnologase basa en sistemas biolgicos que existen en un entorno acuoso incluyendo material gentico, membranas, encimas y otros componentes celulares.

Tambin se basan en organismos vivientes cuyas formas,funcionesyevolucin, son gobernados por las interacciones de estructuras de escalas nano mtricas.

NANOTECNOLOGA SECA

Es la tecnologa que se dedica a la fabricacin de estructuras en carbn, Silicio, materiales inorgnicos,metalesysemiconductores.

Tambin est presente en la electrnica,magnetismoy dispositivos pticos.

Es tambin confundida con la micro miniaturizacin.

NANOTECNOLOGA SECA Y HMEDA

Las ultimas propuestas tienden a usar una combinacin de la nanotecnologa hmeda y la nanotecnologa seca

Una cadena de ADN seprogramapara forzar molculas en reas muy especficas dejando que uniones covalentes se formen slo en reas muy especficas.

Las formas resultantes se pueden manipulas para permitir el control posicional y la fabricacin de nano estructuras.

NANOTECNOLOGA COMPUTACIONAL

Con esta rama se puede trabajar en el modelado ysimulacinde estructuras complejas de escala nanomtrica.

Se puede manipular tomos utilizando los nano manipuladores controlados porcomputadoras.

NANOTECNOLOGA AVANZADA

La nanotecnologa avanzada, a veces tambin llamada fabricacin molecular, es un trmino dado alconceptodeingenierade nano-sistemas (mquinasa escala nanomtrica) operando a escala molecular. Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir de tomos. Las propiedades de estos productos dependen de cmo estn esos tomos dispuestos.

As por ejemplo, si reubicamos los tomos del grafito (compuesto porcarbono) de la mina del lpiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los tomos de la arena (compuesta bsicamente por slice) y agregamos algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenador.

A partir de los incontables ejemplos encontrados en labiologase sabe que miles de millones de aos deretroalimentacinevolucionada pueden producir mquinas biolgicas sofisticadas y optimizadas. Se tiene la esperanza que los desarrollos en nanotecnologa harn posible su construccin a travs de algunos significados ms cortos, quizs usandoprincipiosbiomimticos.

Sin embargo, K. Eric Drexler y otros investigadores han propuesto que la nanotecnologa avanzada, aunque quiz inicialmente implementada a travs de principios mimticos, finalmente podra estar basada en los principios de la ingenieramecnica.

FUTURAS APLICACIONES

Segn uninformede ungrupode investigadores de laUniversidaddeToronto, enCanad, las quince aplicaciones ms prometedoras de la nanotecnologa son:

Almacenamiento,producciny conversin deenerga.

Armamento y sistemas de defensa.

Produccinagrcola.

Tratamiento y remediacin de aguas.

Diagnstico y cribaje de enfermedades.

Sistemas deadministracindefrmacos.

Procesamiento dealimentos.

Remediacin de lacontaminacinatmosfrica.

Construccin.

Monitorizacin de la salud.

Deteccin y control deplagas.

Control dedesnutricinen lugares pobres.

Informtica.

Alimentos transgnicos.

Cambios trmicos moleculares (Nanotermologa).

Aplicaciones actuales

NANOTECNOLOGIA APLICADA AL ENVASADO DE ALIMENTOS

Una de las aplicaciones de la nanotecnologa en el campo de envases para alimentacin es la aplicacin de materiales aditivados con nanoarcillas, que mejoren las propiedades mecnicas, trmicas, barrera a losgases, entre otras; de los materiales de envasado. En el caso de mejora de la barrera a los gases, las nanoarcillas crean un recorrido tortuoso para la difusin de las molculas gaseosas, lo cual permite conseguir una barrera similar con espesores inferiores, reduciendo as los costes asociados a los materiales.

Los procesos de incorporacin de las nanopartculas se pueden realizar mediante extrusin o por recubrimiento, y los parmetros a controlar en el proceso de aditivacin de los materiales son: la dispersin nanopartculas, lainteraccinde las nanopartculas con lamatriz, las agregaciones que puedan tener lugar entre las nanopartculas y la cantidad de nanopartculas incorporada.

NANOTECNOLOGIA APLICADA EN ELECTRONICA

En el campo de la ingeniera electrnica, las nanotecnologas se emplean, por ejemplo, en el diseo dedispositivos de almacenamientodedatosde menor tamao, ms rpidos y con un menorconsumode energa. Estos son algunos de los campos donde actualmente se estn investigando y se est tratando este nuevo tipo de tecnologa, pero no son las nicas ramas, hay muchas ms, con muchos msinventosy con proyectos en marcha.

NANOROBOTS

Aunque todava no se han fabricado nanorobots, existen mltiples diseos de stos, incluso no pueden ser del todo robots es decir pueden hasta ser modificaciones declulasnormales llamadas tambin clulas artificiales. Las caractersticas que stos deben de cumplir, entre las que se pueden mencionar:

Tamao.-Como el nombre lo indica, los nanorobots deben de tener un tamao sumamente pequeo, alrededor de 0.5-3 micras (1micra=1*10-6) ms pequeos que los hemates (alrededor de 8 micras.

Componentes.-El tamao de los engranes o los componentes que podra tener el nanorobot sera de 1-100 nanmetros (1nm=1*10-9) y los materiales variara de diamante como cubierta protectora, hasta elementos como nitrgeno,hidrgeno,oxigeno, fluoruro, silicn utilizados quizs para los engranes.

Velocidad de procesamiento.-Elprocesadorcentral del nanorobot solo poseer unavelocidadde 106-109operacionespor segundo (ser ms lento que la velocidad de procesamiento de una Apple vieja), por lo tanto una mayorinteligenciade procesamiento no ser requerida.

Elensamblador.-Se le ha dado el trmino de "ensamblador" a aquella pieza del nanorobot que es semejante a un brazo sub microscpico, cuyas caractersticas principales son las de reaccionar con compuestos, construir secuencias de molculas y quizs la de copiarse a s mismo, teniendo con esto la capacidad de auto replicarse.

Se le puede comparar con los ribosomas, las organelas encargadas de la trascripcin ytraduccindeprotenas. Segn los recientes diseos el brazo del ensamblador seria de diamante, de 100 nm de largo por 30 nm de dimetro y su tamao ser ms grande que el del ribosoma pero ms pequeo que laEscherichia coli. Todo esto suena muy complejo, pero cuando se llegue a la tecnologa para fabricarlo ser relativamente econmico.

NANOTECNOLOGA APLICADA EN MEDICINA

Existe unproyectoaplicado a la parte de medicina, el cual es llamado "Ingeniera Inyectable DeTejidos". En donde se dejaran atrs las cirugas, especficamente el trasplante de rganos, debido a que se implementara una medida, en donde se inyectenarticulacionesconmezclasdiseadas de polmeros, clulas y estimuladores de crecimiento que formen tejidos sanos en el cuerpo. Si se tuviera unsistemaas, evitaramos muchas muertes y se mejorara lacalidadde muchas personas, pues en la actualidad hay demasiadas personas enfermas que necesitan de algn trasplante.

Por otro lado podemos destacar la implementacin de nano partculas que contienen frmacos, en el cuerpo para eliminar las clulascancergenas que se encuentran dentro de las personas. Igualmente todo esto no puede ser en un mismo instante, hay que ir paso a paso, sin saltarlos, para que as se cumpla elobjetivo, estas son recomendaciones de uno de los cientficos que labora en esta ciencia.

NANOSATLITES

Las aplicaciones ms inmediatas de la Nanotecnologa se dirigen al sector de la exploracin espacial. Entre stas, podemos hablar de bases de lanzamiento de gran altitud, estaciones espaciales, vehculos ligeros y muy resistentes, naves personales para viajar por el espacio o los conocidos nanosatlites, como elNANOSAT, un proyecto de desarrollo de un nano satliteespaol, iniciado en 1995.

El NANOSAT parte de un concepto ideado en elINTAy cuyagestiny construccin se realiza totalmente enEspaa, partiendo de una nuevafilosofade diseo: ms pequeo, ms potente, ms rpido, con una aplicacin especfica concreta, con mayoresprestacionesy menor consumo. Elxitoen este proyecto devanguardiapuede suponer una importante presencia espaola en la futura "pequearevolucinen el espacio".

LA NANOTECNOLOGA APLICADA AL MEDIO AMBIENTE

La Nanotecnologa podra ser la tecnologa salvadora delplaneta Tierra, que se vera favorecida con la creacin de nuevos materiales, duraderos y capaces de no contaminar. En los procesos productivos no se generaran residuos, las materias primas se podran fabricar a partir de sus componentes y sin generar subproductos txicos, y se aprovechara la inagotableenerga solar.

DIFERENCIAS ENTRE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGA

La nanociencia es el estudio del fenmeno y la manipulacin de lamateriaaescalananomtrica (0.1 a 100 nm), mientras que lananotecnologase trata deldiseo, caracterizacin,producciny aplicacin deestructuras, dispositivos ysistemasa travs delcontroldel tamao y la forma a nano escala. Comnmente se utiliza el trminonanotecnologapara referirse a ambas disciplinas.

Un nanmetro es la unidad de longitud que equivale a una millonsima parte de un metro (1x10-9m). En esta escala, las propiedades fsicas, qumicas y/o biolgicas de losmateriales, objetos, sistemas, etc., difieren de manera fundamental de las propiedades de los mismos a tamao micro/macroscpico, por lo quela investigacinydesarrollode la nanotecnologa se orienta a la comprensin y creacin de materiales mejorados, dispositivos y sistemas que exploten estas nuevas propiedades. En este sentido, la nanotecnologa promete una mejor comprensin de lanaturalezay de la vida misma en donde el tamao y la forma son importantes.

A su vez, lafsica, laqumica,la cienciade los materiales, lasimulacincomputacional y laingeniera, convergen hacia los mismosprincipiostericos ytcnicasexperimentales, posibilitandoavances tecnolgicosextraordinarios por lasinergiainterdisciplinaria y las iniciativas tomadas por varios sectores y pases.

En general, los expertos en el mundo coinciden en que la nanotecnologa tiene el potencial para desarrollarherramientasdemanufacturayprocedimientosmdicos sin precedente e incluso influir en lasociedady lasrelaciones internacionales. Por ello, es considerada una mega tendencia y unatecnologadisruptiva. As, la nanotecnologa promete incrementar laeficienciaen laindustriatradicional y desarrollar nuevas aplicaciones radicales a travs de las tecnologas emergentes. LaInternet, referida hasta hace pocos aos como larevolucinde la siguiente generacin, palidece en contraste con este nuevo fenmeno.

Son mltiples las reas en las que la nanotecnologa tiene aplicaciones potenciales. Su avance repercutir en una amplia gama deindustriascomo la de cosmticos, la farmacutica, los electrodomsticos, la del cuidadopersonal, laconstruccin, lascomunicaciones, la deseguridady defensa, la automotriz y la aeroespacial, entre otras. El entorno tambin se beneficiara, en tanto que la produccin de energa ser ms econmica y limpia y se utilizaran materiales ms ecolgicos.

En elmercadose encuentra ya disponibles aplicaciones de esta naturaleza. Por ejemplo, los materiales nano estructurados ya son utilizados en productoscomo bolas de tenis, golf o boliche (a modo de reducir el nmero de giros que dan las mismas); en la fabricacin de neumticos de alto rendimiento; en la fabricacin de telas con propiedades anti-manchas o antiarrugas; en cosmticos, frmacos y nuevos tratamientos teraputicos; en filtros membranas deaguanano estructurados y remediaciones medioambientales; en la mejora deprocesosproductivos mediante laintroduccinde materiales ms resistentes o eficientes (tanto industriales como agroindustriales); en el diseo de nuevos materiales para el uso en laelectrnica, la aeronutica y prcticamente toda la industria deltransporte.

En estos momentos la nanociencia y la nanotecnologa aun se encuentran en una etapa temprana deinvestigaciny desarrollo, en la que lasinvestigacionesy la mayora de lasinversiones, estn dirigidas hacia la comprensin de los fenmenos de la nano escala, los procesos y la creacin de nuevos materiales o nano estructuras. Las tendencias tecnolgicas hacia el ao 2020 en el mundo, apuntan a la transicin de los nano materiales a los nano sistemas, mediante la construccin de sistemas nano escalares que requerirn del uso combinado de lasleyesde la nano escala, principios biolgicos,tecnologa de lainformacineintegracinde sistemas.

Las innovaciones basadas en nanotecnologa darn respuesta a gran nmero de los actualesproblemasy necesidades de la sociedad y suponen un enorme desafo para las futuras actividades industriales y econmicas en las que, a menudo ya se le considera como elmotorde la prximarevolucin industrial. Entre este inmenso abanico de posibilidades y tras operar la dispersin de los posicionamientos inciales, es ilcito preguntase sobre los mbitos en los que se est concentrando nuestroconocimiento, sobre nuestras apuestas y desafos sobre losriesgosasumidos en fin, sobre las expectativas de desarrollo y aplicacin.

A continuacin se hablara de manera detallada de los orgenes de la nanotecnologa desde sus orgenes, clasificacin, sus materiales al igual que sus aplicaciones en diversos sectores todo esto con la intencin de comprender de manera amplia el campo de estudio de la nanotecnologa y aspodercalcular su vital importancia dentro de la sociedad. (Avanzados, 2008)

CONSECUENCIAS Y PELIGROS DE LA NANOTECNOLOGA

Quizs el mayor temor que las personas sienten cuando una nueva tecnologa emerge es la seguridad propia o mundial. Los peligros de la tecnologa han quedado manifiestos con lasbombasnucleares, en donde en esetiempohubo la conmocin de las posibilidades y repercusiones que puede tener una tecnologa aplicada a fines militares.

ACCIDENTE BIOLGICO

Un peligro que puede tener el nano invento es sin duda si ste se puede replicar. La mayora de la gente cuando escucha que una maquina pudiera auto replicarse teme que sta pueda salirse de control de las manos delhombre. Para seguridad de estas personas Ralph Merckle en la primeraconferenciade nanotecnologa del Instituto Foresight dice de manera resumida: "Para prevenir esto al nanorobot en la fabrica se le tiene que abastecer siempre de suficiente energa y partes, ya que de lo contrario como sucede con lasbacteriasel nanorobot podra sintetizar sus propias partes lo cual sera muy peligroso".

Adems enfatiza que nunca se le dara a un nanorobot una fuente de energa que fuera un compuesto abundante en la naturaleza.

Si todo esto no se llegara a cumplir el nanorobot se podra escapar del control de los humanos y constituir un verdadero problema semejante o aun peor que losvirus.

ABUSOS

Este ser principalmente el mayor problema que traer la nanotecnologa, ya que sta se puede utilizar tanto para fines benficos como para fines no muy buenos. Prueba de ello es que los terroristas tendrn nuevas herramientas para poder matar a ms gente, pero la solucin de esto ser la regulacin que deber de tener a nivel internacional y laplaneacinde programas para impedir que esto suceda, as como deprotocolospara regular la produccin de nuevos nano inventos. Hay que decir que lo ms peligroso sera intentar detener esta tecnologa ya que con estos los investigadores se veran atados de manos y los militares quizs los reclutaran para llevar a cabo programas clasificados.

En el mbito medico quizs laorganizacinencargada en la regulacin de que nano inventos debern de salir al mercado ser la FDA.

CONCLUSIONES

La nanotecnologa en la medicina traer grandes adelantos como los que ya se mencionaron, quizs traer la cura del cncer o la proteccin contra diferentes infecciones causadas por bacterias u otros microorganismos o ms aun la cura de la enfermedad que hoy en da tememos demasiado:el SIDA.

Entre las cuestiones ticas y filosficas que traer seguramente ser la definicin de lo que verdaderamente es la vida, quizs una definicin desde el punto de vista molecular, ya que como sealaba anteriormente la definicin clsica de la vida por los bilogos ya est quedando obsoleta con los nuevos adelantos de la ciencia.

Tambin quizs nos cuestionemos de s estar bien usar estos inventos para prolongar aun ms nuestra vida, ya que por el momento lavejezse define como el degeneramiento de las clulas y de sus componentes. Y como lafuncinde los nanoinventos ser la de corregir estos problemas, quizs prolonguemos mas nuestra vida media. Finalmente hallaremos la verdadera fuente de lajuventud.

El temor que tiene la gente acerca de esta tecnologa es sin lugar a dudas debida en parte a la ignorancia y mientras no se cambie estaactitudno se permitirn grandes adelantos en la ciencia. Aunque este miedo tiene algo de fundamento, ya que pondr armas microscpicas al alcance de terroristas.

Mientras aun se muestren los pros y los contras, hay que tomar en consideracin que una actitud de negacin no resolver nada, sino al contrario ya que al no permitirse la investigacin quizs puedan surgir pequeosgruposde investigacin con fines poco ticos. Sin lugar a dudas la mejor actitud ser la de apertura a esta tecnologa, ya que ofrecer mltiples beneficios en todas las ramas de la ciencia, adems de un mayor entendimiento de cmo es que se forma la vida en todas sus mltiples formas.

BIBLIOGRAFA

[1] http://yurasalamanca.blogspot.com/

[2] http://www.nanomedicine.com/

[3] http://www.artcell.mcgill.ca/2000ISBP.htm

[4] http://www.redcientifica.com/doc/doc200112220001.html

[5] http://www.foresight.org/impact/impossible.html

[6] http://www.cienciaytrabajo.cl/pdfs/14/Pagina%20A76.PDF

Nanotecnologa German Orlando Zelaya de Leon