NanotecnologĂa
Introducción Nanotecnología Tipos de nanotecnología -
Húmeda
-
Seca
-
Húmeda-seca
-
Computacional
Historia Inversión Nanotecnología y Medicina -Cápsulas que navegan por la sangre -Afinar el diagnóstico -Nariz electrónica detecta Cáncer a través del aliento -Electrodos neurales basados en nanotubos de carbono -Anticuerpos artificiales basados en Nanotecnología Nanotecnología e Informática -Informática a nanoescala - Computadoras casi invisibles Almacenamiento Nanotecnología y Energía -Energía solar -Generación de energía a partir del sonido aplicando Nanotecnología ARMAS -La nanotecnología promete armas más destructivas que las nucleares -Armas del futuro -Comunicaciones y censores -Armas más capaces -Ventajas defensivas -Medidas preventivas -instituciones pertinentes. -Crean detector de explosivos ultrasensible basado en Nanotecnología Nanopolímeros en la protección y limpieza de materiales Nanobot -Crean los primeros «nanobots de ADN»
INTRODUCCIÓN La nanotecnología, nació como ciencia hace muy poco tiempo. Uno de los más importantes descubrimientos para la humanidad, una nueva forma dever las cosas. Ya que de ello trata, de ver de una distinta manera las cosas que no vemos y que participaran de manera continúa en el desarrollo de nuestra vida. La nanotecnología nace con el fin de ayudar a la humanidad para su mejor desarrollo. Es así que este trabajo esta dedicado a una explicación de la nueva ciencia y de que es lo que deberíamos saber sobre ella, para poder afrontar todo una nueva era, la era de la nanotecnología. Para ello también se presentara una breve reseña de cómo nace, para posteriormente tocar los temas que son necesarios desarrollar para nuestro objetivo, saber a que nos enfrentamos y saber como esta nueva ciencia nos va ayudar en nuestra vida. Nanotecnología La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Se tiene una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50 nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos -depende de qué esté hecho el nanobot-. Nano es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto; de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.
Definición 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. 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 nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes para los problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por la humanidad, desde nuevas aplicaciones médicas o más eficientes a soluciones de problemas ambientales y muchos otros. TIPOS DE NANOTECNOLOGÍA
Nanotecnología Húmeda Esta tecnología se basa en sistemas biológicos que existen en un entorno acuoso incluyendo material genético, membranas, encimas y otros componentes celulares. También se basan en organismos vivientes cuyas formas, funciones y evolución, son gobernados por las interacciones de estructuras de escalas nanométricas. Nanotecnología Seca Es la tecnología que se dedica a la fabricación de estructuras en carbón, Silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores. También está presente en la electrónica, magnetismo y dispositivos ópticos. Auto ensamblaje controlado por computadora. Es también confundida con la microminiaturización. Nanotecnología Seca y Humeda Las últimas propuestas tienden a usar una combinación de la nanotecnología húmeda y la nanotecnología seca Una cadena de ADN se programa para forzar moléculas en áreas muy específicas dejando que uniones covalentes se formen sólo en áreas muy específicas. Las formas resultantes se pueden manipulas el control posicional y la fabricación de nanoestructuras.
para
permitir
Nanotecnología computacional Con esta rama se puede trabajar en el modelado y simulación de estructuras complejas de escala nanométrica.
Se puede manipular átomos controlados por computadoras.
utilizando
los
nanomanipuladores
Historia El ganador del premio Nobel de Física (1965), Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 tituladoEn el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom). Otras personas de esta área fueron Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick quienes propusieron que el ADN era la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los procesos del organismo y de aquí se tomó la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la vida. Aquella podría usarse para solucionar muchos de los problemas de la humanidad, pero también podría generar armas muy potentes. Pero estos conocimientos fueron más allá ya que con esto se pudo modificar la estructura de las moléculas como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día encontramos en nuestros hogares. Pero hay que decir que a este tipo de moléculas se les puede considerar “grandes”. Con todos estos avances el hombre tuvo una gran fascinación por seguir investigando más acerca de estas moléculas, ya no en el ámbito de materiales inertes, sino en la búsqueda de moléculas orgánicas en nuestro organismo. Hoy en día la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido mas beneficiadas como es la microbiología, inmunología, fisiología; en fin, casi todas las ramas de la medicina. Con todos estos avances han surgido nuevas ciencias, por ejemplo, la Ingeniería Genética que hoy en día es discutida debido a repercusiones como la clonación o la mejora de especies.
Inversión Algunos países en vías de desarrollo ya destinan importantes recursos a la investigación en nanotecnología. La nanomedicina es una de las áreas que más puede contribuir al avance sostenible del Tercer Mundo, proporcionando nuevos métodos de diagnóstico y cribaje de enfermedades, mejores sistemas para la administración de fármacos y herramientas para la monitorización de algunos parámetros biológicos. Actualmente, alrededor de 40 laboratorios en todo el mundo canalizan grandes cantidades de dinero para la investigación en nanotecnología. Unas 300 empresas tienen el término “nano” en su nombre, aunque todavía hay muy pocos productos en el mercado. Algunos gigantes del mundo informático como IBM, HewlettPackard ('HP)' NEC e Intel están invirtiendo millones de dólares al año en el tema. Los gobiernos del llamado Primer Mundo también se han tomado el tema muy en serio, con el claro liderazgo del gobierno estadounidense, que para este año ha destinado 570 millones de dólares a su National Nanotechnology Initiative. En España, los científicos hablan de “nanopresupuestos”. Pero el interés crece, ya que ha habido algunos congresos sobre el tema: enSevilla, en la Fundación San Telmo, sobre oportunidades de inversión, y en Madrid, con una reunión entre responsables de centros de nanotecnología de Francia, Alemania y Reino Unido en la Universidad Autónoma de Madrid. Las empresas tradicionales podrán beneficiarse de la nanotecnologia para mejorar su competitividad en sectores habituales, como textil, alimentación, calzado, automoción, construcción y salud. Lo que se pretende es que las empresas pertenecientes a sectores tradicionales incorporen y apliquen la nanotectologia en sus procesos con el fin de contribuir a la sostenibilidad del empleo. Actualmente la cifra en uso cotidiano es del 0,1 % Con la ayuda de programas de acceso a la nanotecnologia se prevé que en 2014 sea del 15 % en el uso y la producción manufacturera.
Nanotecnología y Medicina "El enfermo, el anciano y el herido sufren una desorganización de los átomos provocada por un virus, el paso del tiempo o un accidente de coche", escribía Eric Drexler en su obra Engines of Creation en 1986. "En el futuro habrá aparatos capaces de reorganizar los átomos y colocarlos en su lugar". Con estas palabras preconizaba la revolución que ha supuesto la aplicación de los conocimientos y las tecnologías del nanocosmos a la medicina. Hoy por hoy, la nanomedicina es ya una realidad que está produciendo avances en el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de las enfermedades.
Cápsulas que navegan por la sangre El matrimonio entre medicina y nanotecnología se está convirtiendo en una pesadilla para el cáncer. El combate de la enfermedad a escala molecular permite detectar precozmente la enfermedad, identificar y atacar de forma más específica a las células cancerígenas. Por eso, el Instituto Nacional del Cáncer de Estados Unidos (NCI) ha puesto en marcha la "Alianza para la nanotecnología en el cáncer", un plan que incluye el desarrollo y creación de instrumentos en miniatura para la detección precoz. En la administración de medicamentos, las nuevas técnicas son ya un hecho. "Los nanosistemas de liberación de fármacosactúan como transportadores de fármacos a través del organismo, aportando a estos una mayor estabilidad frente a la degradación, y facilitando su difusión a través de las barreras biológicas y, por lo tanto el acceso a las células diana", explicaMaría José Alonso, investigadora de la Universidad de Santiago de Compostela, que trabaja en esta línea desde 1987. En el tratamiento del cáncer, asegura, "estos nanosistemas facilitan el acceso a las células tumorales y reducen la acumulación del fármaco en las células sanas y, por tanto, reducen los efectos tóxicos de los antitumorales". Desde Estados Unidos, el nanotecnológo James Baker ha desarrollado otra alternativa basada en unas moléculas artificiales conocidas como dendrímeros. Se trata de estructuras tridimensionales ramificadas que pueden diseñarse a escala nanométrica con extraordinaria precisión. Los dendrímeros cuentan con varios extremos libres, en los que se pueden acoplar y ser transportadas moléculas de distinta naturaleza, desde agentes terapéuticos hasta moléculas fluorescentes. En su estudio, Baker aplicó una poderosa medicina contra el cáncer, metotrexato, a algunas ramas del dendrímero. En otras, incorporó agentes fluorescentes, así como ácido fólico o folato, una vitamina
necesaria para el funcionamiento celular. "Es como un caballo de Troya. Las moléculas del folato en la nanopartícula se aferran a los receptores de las membranas celulares y éstas piensan que están recibiendo la vitamina. Al permitir que el folato traspase la membrana, la célula también recibe el fármaco que la envenena", señaló el investigador. Las enfermedades infecciosas son otro de los grandes objetivos de la medicina actual. Por eso, la profesora Alonso y su equipo han desarrollado también nanopartículas que permiten administrar, en forma de simples gotas nasales, algunas vacunas que hasta ahora debían inyectarse. Su eficacia ha sido demostrada, hasta el momento, para las vacunas anti-tetánica y anti-diftérica. "Recientemente, hemos propuesto estas tecnologías al concurso de ideas promovido por la Fundación Bill & Melinda Gates para resolver los grandes problemas de salud del tercer mundo", añade la investigadora. "Nuestra idea para administrar de esta forma la vacuna de la Hepatitis B fue una de las seleccionadas de un total de 1.500 presentadas". No menos importante es la batalla que en estos momentos se libra en todo el mundo contra la diabetes, y en la que la nanotecnología tiene mucho que decir. Las nanopartículas desarrolladas por Alonso y su equipo están siendo utilizadas en experimentos en la clínica para estudiar su uso como vehículos para administrar insulina por vía oral, nasal o pulmonar. Por su parte, la doctora Tejal Desai, profesora de bioingeniería en Boston, ha creado un dispositivo que puede ser inyectado en el torrente sanguíneo y actuar como páncreas artificial, liberando insulina. La técnica desarrollada por esta investigadora consiste en encapsular células que producen la insulina en contenedores con paredes con nanoporos, que por su tamaño sólo pueden ser atravesados por moléculas como el oxígeno, la glucosa o la insulina. De esta forma, las paredes de la cápsula impiden que estas células productoras de insulina sean reconocidas como extrañas por los anticuerpos, mientras que los poros permiten la liberación de la insulina y la entrada de nutrientes, como azúcares y nutrientes. La innovadora técnica tiene potencial para la cura de otras enfermedades tales como la enfermedad de Parkinson, por medio de la liberación de dopamina en el cerebro, o el Alzheimer.
Afinar
el
diagnóstico
Si las terapias están experimentando cambios drásticos, el diagnóstico no se queda atrás. De la mano de la nanotecnología nos adentramos en la era del diagnóstico molecular, sofisticado y preciso, que hace posible identificar enfermedades genéticas, infecciosas o incluso pequeñas alteraciones de proteínas de forma precoz. No en vano, esta disciplina ha contribuido a la creación de biochips, que permiten la obtención de grandes cantidades de información trabajando a una escala muy pequeña. Con los biochips a nanoescala es posible conseguir en poco tiempo abundante información genética -tanto del individuo como del agente patógeno-, que permitirá elaborar vacunas, medir las resistencias de las cepas de la tuberculosis a los antibióticos o identificar las mutaciones que experimentan algunos genes y que desempeñan un papel destacado en ciertas enfermedades tumorales, como el gen p53 en los cánceres de colon y de mama. El desarrollo de sensores a escala molecular parece no tener límites. Hace poco, un equipo de científicos de la Universidad de Harvard descubría que se pueden utilizar hilos ultrafinos de silicio para detectar la presencia de virus individuales, en tiempo real y con una gran precisión. Charles M. Lieber, profesor de Química en Harvard y coautor del descubrimiento, asegura que las posibilidades de estos detectores, que pueden ser ordenados en matrices capaces de detectar literalmente miles de virus diferentes, "podrían introducirnos en una nueva era en materia de diagnósticos, seguridad biológica y respuestas a brotes víricos". En el ambiente clínico, la extremada sensibilidad de las matrices de nanohilos permitiría detectar infecciones virales en sus primeros estadios, cuando el sistema inmunológico aún es incapaz de actuar.
Nariz electrónica detecta Cáncer a través del aliento Los avances científicos han llegado a tal punto, que no esta muy lejano el día en que una persona pueda saber si padece cáncer a través de su aliento con tan solo soplar un tubo. Este avance está siendo desarrollado por investigadores Israelies que diseñaron una especie de nariz electrónica que fue capaz de detectar cáncer en un grupo de 200 personas, en las que se contaban personas sanas y otras con alguno de los 4 tipos de cáncer mas comunes en países desarrollados (mama, pulmón, pancreas, prostata).
Esta nueva tecnología se basa en nanosensores construidos con nanopartículas de oro, los cuales son sensibles a moléculas orgánicas(biomarcadores) volátiles propias de cada tipo de cáncer. Este nuevo desarrollo supone un gran avance en el diagnóstico clínico de esta enfermedad, ya que este aparato es mas pequeño, fácil de usar y menos costoso que los métodos actuales.
Electrodos neurales basados en nanotubos de carbono La
nanotecnología
también
tiene
repercuciones en el ámbito biomédico, recientemente
un
grupo
de
científicos
españoles han creado un electrodo capaz de medir la información eléctrica de neuronas a travez
de nanotubos
de
carbono,
lo
interesante es que lograron reducir el ruido inherente a este tipo de señales en forma considerable, obteniendo asi una señal limpia, estos electrodos tienen muchas aplicaciones, sin embargo este grupo de investigación esta enfocado a aplicarlo al mejoramiento de neuroprotesis visuales utilizadas en algunos pacientes con ceguera o problemas de visión Anticuerpos artificiales basados en Nanotecnología Los Anticuerpos son Proteínas que tienen como función el detectar y neutralizar agentes extraños al organismo, como por ejemplo Bacterias, virus, y otros microorganismos, Esta función la logran uniendose a determinadas zonas del agente extraño por lo general una proteína, la que recibe el nombre de Antígeno, esta unión se da por una complementariedad espacial de una determindada zona del anticuerpo llamada región variable con el antígeno. Un equipo de Investigadores de Estados Unidos y Japón, han logrado sintetizar unananopartícula hecha de un polímero sintético, que posee la especificidad y selectividad de un Anticuerpo natural, incluso funciona dentro del torrente sanguíneo en un animal vivo, este avance podría
tener aplicaciones en terapias con anticuerpos, antídotos para toxinas,purificación de proteínas, etc.. además es muy interesante el hecho de que una estructura hecha en forma artificial no proteica pueda remplazar en función a una estructura biológica proteica, este es un ejemplo más de como la Nanotecnología esta entrando fuerte en al campo de la Biotecnología y Medicina.
Nanotecnología e Informática
Nuevos avances en nanotecnología pone a tiro a las
supercomputadoras del mañana. Dentro de unos años, las computadoras serán bastante diferentes de las actuales. Los avances en el campo de la nanotecnología harán que las computadoras dejen de utilizar el silicio como sistema para integrar los transistores que la componen y empiecen a manejarse con lo que se llama mecánica cuántica, lo que hará que utilicen transistores a escala atómica. Aproximadamente para el año 2010, el tamaño de los transistores o chips llegará a límites de integración con la tecnología actual, y ya no se podrán empaquetar más transistores en un área de silicio, entonces se entrará al nivel atómico o lo que se conoce como mecánica cuántica. Las computadoras convencionales trabajan simbolizando datos como series de unos y ceros –dígitos binarios conocidos como bits. El código binario resultante es conducido a través de transistores, switches que pueden encenderse o prenderse para simbolizar un uno o un cero. Las computadoras cuánticas, sin embargo, utilizan un fenómeno físico conocido como “superposición”, donde objetos de tamaño infinitesimal como electrones o átomos pueden existir en dos o más lugares al mismo tiempo, o girar en direcciones opuestas al mismo tiempo. Esto significa que las computadoras creadas con procesadores superpuestos puedan utilizar bits cuánticos –llamados qubits- que pueden existir en los
estados
de
encendido
y
apagado
simultáneamente.
De esta manera, estas computadoras cuánticas pueden calcular cada combinación de encendido y apagado al mismo tiempo, lo que las haría muchísimo más veloces que los actuales procesadores de datos a la hora de resolver ciertos problemas complejos de cálculos matemáticos. La investigación de la computación cuántica está ganando terreno rápidamente en laboratorios de investigación militares, de inteligencia y universidades alrededor del planeta. Entre otros, están involucrados gigantes como AT&T, IBM, Hewlett- Packard, Lucent and Microsoft.
Informática
a
nanoescala
Hasta ahora nos habíamos habituado a que la Ley de Moore, que afirma que la capacidad de nuestros ordenadores se dobla cada 18 meses, se cumpliera a rajatabla. Pero la realidad muestra que, utilizando la tecnología convencional, que utiliza los transistores como pieza básica, este desarrollo alcanzará pronto sus límites. La alternativa para que el progreso no se detenga es crear los dispositivos de almacenamiento a escala molecular, nuevos métodos de cálculo, interruptores moleculares y cables de tubos de carbono estirados. En definitiva, lo que se conoce como ordenadores cuánticos. El primer paso hacia estos dispositivos se producía a finales de agosto de 2001, cuando los investigadores de IBM crearon un circuito capaz de ejecutar cálculos lógicos simples mediante un nanotubo de carbono autoensamblado. En estos momentos es la empresa Hewlett-Packard la que se encuentra más cerca de crear una tecnología capaz de sustituir a los actuales procesadores. Hace tan solo unos meses daban un paso de gigante al lograr que una nueva técnica basada en sistemas usados actualmente en matemáticas, criptografía y telecomunicaciones les permita crear dispositivos con equipos mil veces más económicos que los actuales. La compañía promete que habrá chips de sólo 32 nanómetros en el mercado dentro de 8 años. Otras empresas como IBM o Intel le siguen de cerca. En concreto, en el marco de la First Internacional Nanotechnology Conference celebrada el pasado mes de junio, Intel desvelaba por primera vez públicamente sus planes para el desarrollo de chips de tamaño inferior a 10 nanómetros, combinando el silicio con otras tecnologías que están aún en sus primeras fases de investigación.
Tan importante como la velocidad de procesamiento es la capacidad de almacenamiento. Eso lo sabe bien Nantero, una empresa de nanotecnología que trabaja en el desarrollo de la NRAM. Se trata de un chip de memoria de acceso aleatorio no volátil y basada en nanotubos. Sus creadores aseguran que podría reemplazar a las actuales memorias SRAM, DRAM y flash, convirtiéndose en la memoria universal para teléfonos móviles, reproductores MP3, cámaras digitales y PDAs. Por su parte, investigadores de la Texas A&M University y del Rensselaer Polytechnic Institute han diseñado un tipo memoria flash de nanotubo que tiene una capacidad potencial de 40 gigas por centímetro cuadrado y 1000 terabits por centímetro cúbico. Y la compañía Philips trabaja en una nueva tecnología de almacenamiento óptico que permite el almacenaje de hasta 150 gigabytes de datos en dos capas sobre un medio óptico similar a los actuales DVDs. Computadoras
casi
invisibles
La nanotecnología será un salto importante en la reducción de los componentes, y ya hay avances, pero muchos de estos adelantos se consideran secretos de las empresas que los están desarrollando. El tamaño de las computadoras del futuro también podría sorprender, ya que podría ser la quincuagésima parte (cincuenta veces menor) de una computadora actual de semiconductores que contuviera similar número de elementos lógicos. La reducción del tamaño desemboca en dispositivos más veloces; las computadoras podrán operar a velocidades mil veces mayores que las actuales. Algunos estudios pronostican que la técnica híbrida, que conjuga microcircuitos semiconductores y moléculas biológicas, pasará bastante pronto del dominio de la fantasía científica a las aplicaciones comerciales. Las pantallas de cristal líquido ofrecen un espléndido ejemplo del sistema híbrido que ha triunfado. Casi todas las computadoras portátiles utilizan pantallas de cristal líquido, que combinan dispositivos semiconductores con moléculas orgánicas para controlar la intensidad de la imagen en la pantalla. Son varias las moléculas biológicas que se podrían utilizar con vistas a su utilización en componentes informáticos.
Nanotecnología para el almacenamiento digital
Primer diskette de IBM, 360 kb
de
capacidad
(1971)
-click para ver + grandePara contextualizar este post hay
que
tener
en
consideración dos elementos, que nos dan un poco de ubicaciónen el tiempo y el espacio:
Las leyes
de
proyección del desarrollo tecnológico (Moore, Metca lfe, Reed & Gilder) anunciaban
que
continuos
ciclos de crecimiento y evolución (es decir mucha I+D en tecnología).
El notable trabajo de los profesores de la Universidad de California Lyman y Varian (2003) titulado “How much information”, en el que se demostraban que el volumen de información almacenada en el planeta crecía de manera exponencial en ciclos cada vez más reducidos.
Bueno ahora sí estamos listos. La revista del MIT Technologyreview, presenta un breve reportaje de un descubrimiento que puede ser un parte aguas en la historia de almacenamiento de información de los próximos años. La nota explicaba que científicos de Harvard (liderados por Federico Capasso) se encuentran desarrollando un dispositivo nano-óptico capaz de reducir dramáticamente el tamaño de la luz laser que se utiliza para “quemar” datos en un disco compacto. Este fenómeno, según se explica, posibilita
que
pueda multiplicarse
enormemente
la
cantidad
de
información almacenable en un CD. Algunos datos para entender las dimensiones del descubrimiento. Mientras los desarrolladores de Blue-ray intentan convencer al mundo de que lo que viene son sus discos laser de 50GB, estos científicos de
Harvard
han
creado
una
tecnología
que
permite
almacenar
3 Tetrabits [3,000 GB] en un solo CD. Es decir, capacidad suficiente como para guardar 300 películas. Según mis cálculos, este disco con nano-almacenamiento de 3 Tetrabits, equivale más o menos a 2 millones de Diskette Floppy de 1,4 MB. Para quienes hemos sido testigos de esta evolución tecnológica, no es difícil imaginar toda el agua bajo el puente que aún queda por correr.
La nanotecnología y energía
Energía solar Hoy en día todas las novedades que venimos viendo en Erenovable con respecto a la energía solar, apuntan al uso de la nanotecnología en lospaneles solares. Y es que al parecer es la solución para hacerlos más eficientes y más baratos. Una nueva investigación, se vuelve a valer de los nanotubos de carbonopara abaratar costos. En este caso los utilizarían para reemplazar dos capas que se utilizan normalmente en los paneles solares. Esto unido a una mejora en el desempeño y a una disminución del costo. Lo extraño es que los investigadores lograron esto dotando a los nanotubos con unas propiedades que necesitaban: defectos. Actualmente, los llamados paneles solares de tinta sintetizada, tienen una película transparente hecha de un óxido que es aplicada al vidrio y conduce electricidad. Luego tiene otra película que es de platino que actúa como catalizador para acelerar la reacción química. Aunque ambos de estos materiales tienen desventajas. El óxido no se puede aplicar fácilmente a materiales flexibles, sino tan sólo en materiales como el vidrio rígido y resistente al calor. Esto incremente el costo y limita la cantidad de materiales en los cuales puede aplicarse la tecnología. Y la capa de platino resulta cara.
Pero los investigadores Jessika Trancik, Scott Calabrese y James Hone, decidieron utilizar nanotubos de carbono para crear una única capa que pueda realizar las funciones de las dos antes mencionadas. Lo que los investigadores necesitaban era transparencia, conductividad y actividad catalizadora. Los nanotubos de carbono ordinarios no son muy buenos para estas tres propiedades, así que tendrían que sacrificar una de ellas. Por ejemplo, hacer la película más gruesa para así ser un catalizador mejor, pero entonces tendrían menos transparencia. Pero los investigadores lo que descubrieron es que estos materiales funcionan como mejores catalizadores cuando tienen pequeños defectos. Lo que hicieron fue exponer los nanotubos de carbono al ozono, esto los volvió ásperos. Y lo que descubrieron es que películas muy delgadas se volvían excelentes catalizadoras con este método. Por ende no tuvieron que sacrificar ninguna de las tres propiedades mencionadas. Y todo esto renunciando a la capa de platino, que es la más cara y la que servía como catalizadora. Como si fuera poco, mejoraron la conductividad y la transparencia al agregar una capa inferior de nanotubos más largos. Todos estos descubrimientos que venimos informando sobre nanotecnología van a revolucionar la industria solar en los próximos años. Generación de Nanotecnología
energía
a
partir
del
sonido
aplicando
Una de las grandes aplicaciones de la Nanotecnología es la generación de energía, recientemente investigadores coreanos han descrito un trabajo muy innovador en la que demostraron que es posible aprovechar la energía del sonido para generar energía eléctrica, y esto basado en que el sonido en el fondo es una forma de energía mecánica
que
viaja
a
través de la materia como una vibración en forma de
onda, y para poder aprovechar esta energía mecánica, utilizaron nanogeneradores basados en nanocables piezoelectricos de oxido de zinc, que tienen la particularidad de poseer una mayor sensibilidad, para así poder captar estas pequeñas vibraciones asociadas al sonido. En el experimento se aplicó un sonido de ~100 dB sobre el nanogenerador, y este registro un potencial de salida de 50 mV. Esta nueva tecnología podría tener muchas aplicaciones, por ejemplo cargar el celular a través de las conversaciones, o generar electricidad en las carreteras a partir del ruido de los automóviles, etc.. a continuación un esquema del nanogenerador piezoeléctrico basado en nanocables de oxido de Zinc.
La nanotecnología promete armas más destructivas que las nucleares Los elementos para su fabricación estarán al alcance de cualquier país o grupo terrorista dentro de 20 años
La nanotecnología promete para los próximos 20 años armas del tamaño de una molécula que serán más destructivas que las nucleares, químicas y biológicas actuales: un bolígrafo podría destruir toda una ciudad. Cualquier país o grupo terrorista podrá disponer de ellas porque los materiales necesarios para su fabricación estarán por todas partes debido a los múltiples usos de las nanotecnologías. Aunque mejorarán las capacidades defensivas de los países pioneros, las nanoarmas cambiarán las reglas de la disuasión y los actuales esquemas de poder mundial. Los expertos advierten de la necesidad de adopar medidas legales y políticas preventivas.
Escena de Soldado del futuro La nanotecnología puede dar lugar a una nueva generación de armas con una capacidad de destrucción y de disuasión superiores a las del armamento nuclear, químico y biológico, que estarán al alcance de cualquier pequeño país o grupo terrorista, advierte la revista Signal, perteneciente a la Armed Forces Communications and Electronics Association. La nanotecnología es el desarrollo y la aplicación práctica de estructuras y sistemas en una escala nanométrica: entre 1 y 100 nanómetros (un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro). La nanotecnología
se ocupa por tanto de la fabricación y el control de estructuras y máquinas del tamaño de las moléculas. Las aplicaciones más prometedoras de esta ciencia, que aún no se ha desarrollado plenamente, son la energía, la agricultura, el tratamiento de las aguas, el tratamiento de enfermedades, la administración de fármacos, el procesamiento de alimentos, la contaminación, la construcción, la monitorización de la salud y la detección y el control de plagas. Pero la nanotecnología también promete avances en otro campo no menos significativo, la industria armamentística, si bien los expertos no coinciden completamente respecto a lo que las evoluciones previsibles que la tecnología de lo más pequeño pueda aportar a los sistemas de defensa en las próximas décadas. A corto plazo, la nanotecnología dará lugar a materiales más ligeros y fuertes con propiedades distintas a las de los materiales que conocemos hoy, lo que supondrá una importante transformación de los sistemas de armamentos. Las propiedades de estos materiales podrán ser modificadas y controladas como se quiera: fibras inteligentes que pueden cambiar su color, características electrónicas o su forma; sistemas inteligentes o super materiales, realizados con componentes de precisión atómica, lo que puede llevar a estructuras moleculares con alta conductividad eléctrica o potencia. Armas
del
futuro
A más largo plazo, la nanotecnología servirá para desarrollar armas biológicas inteligentes, capaces de buscar y dañar a humanos indefensos. En una sola maleta podrían caber millones de armas de este tipo, cargadas de capacidad destructora. Las nanoarmas se podrán dirigir con mucha más precisión que las actuales y provocarán la incertidumbre respecto a las capacidades del adversario. Asimismo, darán menos tiempo de respuesta a un ataque y mejorarán la capacidad de dirigir la destrucción de los recursos del enemigo. Materiales capaces de reconfigurarse también estarán a disposición de los militares. Gracias a la nanotecnología, estos materiales inteligentes cambiarán de forma tanto como los músculos humanos.
Por ejemplo, en el campo de batalla una mochila podría transformarse en un arma rápidamente, luego en una tienda de campaña, y luego en un arma de nuevo. Estas armas serán invisibles para los satélites y para el ojo humano, por lo que estarán fuera de control. De ahí viene su principal peligro. Comunicaciones
y
sensores
Otro de los aspectos militares relacionados con la nanotecnología se refiere e las comunicaciones, destaca la revista Signal. En otro artículo, la revista cuenta los planes del New Jersey Nanotechnology Consortium, fundado hace tres años por Lucent Technologies y los laboratorios Bell, que incluyen importantes desarrollos nanotecnológicos relacionados con la defensa. Lo que se pretende con las comunicaciones es aumentar la capacidad de acceso entre los satélites y las estaciones terrestres mediante el uso de nanotecnologías. Sensores basados en nanotecnologías es otro de los objetivos de estas investigaciones en curso. Permitirían observar la superficie terrestre y el fondo del mar mediante lentes que funcionan como el ojo humano. También se trabaja en nanosensores con la misma capacidad olfativa que un perro, así como en nanomicrófonos que eliminan el ruido de fondo de un campo de batalla, limpiando las comunicaciones. La creación de un interfaz biológico hombre máquina, capaz de conseguir que un arma reconozca a su dueño y sólo actúe bajo sus órdenes (al igual que un perro), es otro campo de investigación con fines militares, así como la creación de nanopartículas generadoras de luz para las telecomunicaciones sin necesidad de laser. La detección de campos magnéticos débiles, como el de un rifle o el de un submarino, capaces de activar medidas defensivas anticipadas que neutralicen un ataque, es otro campo de las investigaciones militares en nanotecnologías. Armas
más
capaces
Pero la nanotecnología no servirá sólo para crear nuevas generaciones de armas, sino que las armas ya existentes pueden aumentar su capacidad destructora hasta límites insospechados. Por ejemplo, los fusiles serán más potentes, y sus balas podrán dirigirse hacia el objetivo deseado incluso con lecturas de ADN. Los materiales para la aviación serán más ligeros y de mayor rendimiento y, al estar fabricados con una mínima cantidad de metal, serán mucho más difíciles de detectar por radar. Por lo general, se considera que las armas basadas en las
nanotecnologías tendrán una capacidad de destrucción masiva superior a la de las armas nucleares, químicas y biológicas. La diseminación de estas armas nanotecnológicas será inevitable y la disuación nuclear (que impide un ataque porque supone la destrucción de los dos países beligerantes) dejará de tener sentido porque cualquier país podrá derrotar a su enemigo en un primer ataque sin represalias posibles. Al respecto, puede pensarse en el lanzamiento de nanorobots desde un avión sobre el campo enemigo, con capacidad de dañar la electrónica adversaria, inflitrarse en el cuerpo de los soldados o dormir en su sangre hasta que son activados por una señal… Son algunos de los escenarios plausibles diseñados por estrategas militares. La gran diferencia respecto a estas armas convencionales, es que las armas nanotecnológicas serán accesibles con mucha facilidad a pequeños países y grupos terroristas, ya que los materiales necesarios para su fabricación estarán por todas partes debido a los múltiples usos civiles de las nanotecnologías. Ventajas defensivas Desde otra perspectiva, las nanotecnologías pueden también aportar grandes ventajas, como mejorar la capacidad defensiva de un país detectando con mucho tiempo a un posible agresor o disponiendo de armas del tamaño de un bolígrafo con capacidad para destruir toda una ciudad. Investigaciones en curso en Estados Unidos pretenden conseguir mallas capaces de proteger de radioactividad a los soldados y que podrían servir al mismo tiempo para actuar como compresas ante las heridas. Otras investigacioones nanotecnológicas pretenden disminuir el estrés de los soldados y aumentar su capacidad de movimiento en el campo de batalla. Otra ventaja teórica es que las nanotecnologías pueden aportar armas más limpias y seguras que causen menos daños colaterales que las convencionales, sin olvidar las capacidades experimentales de nanorobots espías. Sin embargo, la primera preocupación en lo que respecta al desarrollo de estas armas es la toxicidad. Productos que a niveles no moleculares no resultan tóxicos, permitidos incluso por los ministerios de sanidad en los alimentos, podrían ser enormemente tóxicos a nivel nanométrico. Según Signal, la nanotecnología va a suponer una gran revolución industrial que no será exclusiva de Estados Unidos, que aún va a la cabeza en este sector, sino que también se dará en otros países al mismo tiempo. Estados Unidos es uno de los países en los que más se está desarrollando la nanotecnología, pero China es especialmente
ambiciosa en este campo. El número de ingenieros especializados en esta rama de la tecnología en China es mayor que en Estados Unidos, lo que supone un riesgo para los norteamericanos, que no podrán hacerle frente en 20 ó 30 años. La India también está investigando seriamente en este sector. Medidas
preventivas
Para evitar los posibles problemas derivados de este desarrollo, en cada nación deberían evaluarse las consecuencias del desarrollo de esta industria, y las necesidades legislativas. En Estados Unidos diversas empresas trabajan ya en nanotecnología, por lo que el desarrollo de este sector podría ser más rápido de lo esperado, y sus consecuencias aún no han sido medidas por las instituciones pertinentes. En lo que se refiere al terreno militar, la legislación debería ponerse en marcha rápidamente. Los peligros que entraña la nanotecnología no tienen precedentes. Según especialistas norteamericanos, el trabajo en nanotecnología en Arabia Saudí, por ejemplo, podría caer fácilmente en manos de alQaida o de cualquier grupo terrorista sin escrúpulos. Cualquier país podría hacer un uso inadecuado de esta tecnología puntera, con fines tan dañinos que no tendrían precedentes. ¿Cómo podrían legislarse una serie de armas invisibles? ¿De qué forma se podría controlar el daño que serían capaces de hacer? Por eso son necesarias cada vez más las políticas que controlen la nanotecnología, especialmente a partir de los próximos 15 años, advierte el Foresight Institute de Palo Alto, en California. La labor de este instituto es ayudar a preparar a la sociedad para hacer frente a las tecnologías más avanzadas, especialmente a la nanotecnología. De esta forma, la nanotecnología armamentística podría desestabilizar las relaciones internacionales, puesto que provocaría la imposibilidad de vigilar a los países enemigos, aumentaría la posibilidad de ataque a personas en vez de a lugares y también haría crecer el número de países con capacidad de destrucción global. Asimismo, podría acabar con el control de los países más poderosos. De confirmarse los escenarios nanotecnológicos previstos en el campo militar, donde la carrera por el liderazgo ya ha empezado, nos adentraríamos en una situación histórica inédita sobre cuyos peligros alertan cada vez con más claridad los expertos que investigan en este campo.
Crean detector de explosivos ultrasensible basado en Nanotecnología Científicos Israelíes de la Universidad de Tel Aviv, han desarrollado un detector de bombas explosivas, basado en Nanotecnología, que es mil veces mas sensibles que el olfato de perros adiestrados, este detector es capaz de percibir distintos tipos de explosivos, además de múltiples compuestos químicos y biológicos. El dispositivo consiste en un Chip que posee una matriz de nanocables de Silicio, recubiertos por un compuesto orgánico del tipo amina, el cual se une directamente con las moléculas del explosivo, al unirse esto provoca un cambio en la conductancia de los cables. El Chip fue puesto a prueba frente a explosivos líquidos ademas de vapores de TNT mezclados con el aire, detectandolos en forma exitosa, ahora el grupo está trabajando en el diseño de matrices de nanocables recubiertos por otras moléculas para así detectar otros tipos de explosivos
Nanopolímeros en la protección y limpieza de materiales Una de las aplicaciones de los Nanopolímeros es el nanorecubrimiento de materiales con la finalidad de proteger y/o limpiar superficies y con esto conservar las propiedades de los materiales ante las inclemencias
del
tiempo,
suciedad,
microorganismos, etc.. Los nanopolímeros tienen aplicaciones en una gran cantidad de industrias, como la alimentaria en la que es imprescindible mantener una adecuada higiene, industria del aseo, limpieza de vidrios(automóviles, edificios, etc..) , limpieza de superfices de concreto, cemento, granito aplicable a pisos techos, murallas, también son aplicables en acero inoxidable en donde protegen contra la corrosión.
El
mecanismo
por
el
cual
los
nanopolimeros
confieren
esta
nanoprotección, es el mismo que esta implicito en el efecto loto, que consiste en la protección natural que posee la superfice de la flor de loto de tal forma que repele cualquier tipo de sustancia que entre en contacto con ella, como el agua, aceites, miel etc.. esto gracias a superficies super hidrofóbicas que estan estructuradas a escala nanotecnologica. Hoy en día existe un mercado incipiente de empresas que ofrecen nanopolímeros destacando en chile C-TEC empresa pionera en entregar soluciones nanotecnologicas para el sector industrial en Chile.
Nanobot También llamado nanoagente, el término nanobot hace referencia a una máquina en la escala de los nanómetros. La nanorobótica es la fabricación de máquinas, o robots, de dimensiones nanométricas. De una forma más específica, la nanorrobótica se refiere a la todavía hipotética ingeniería nanotecnológica del diseño y construcción de robots. Otra definición, usada algunas veces, es la de una máquina capaz de operar de forma precisa con objetos de escala nanométrica. Nanobots en la Ciencia Ficción
En la obra "Engines of Creation", Eric Drexler describe nanobobos capaces de destruir células cancerígenas, recoger radicales o reparar el daño sufrido en los tejidos intracraneales.
En la obra de ciencia ficción "Presa", Michael Crichton plantea la posibilidad de coordinar grandes cantidades de nanorrobots para obtener un determinado fin. En dicha obra, la nanotecnología se mezcla notablemente con la inteligencia artificial.
El prototipo de modelos para la mayoría de estos conceptos son células específicas (por ejemplo, fagocitos que ingieren materia externa) y maquinarias moleculares celulares (como el proceso de autoreproducción del ADN). Los nanobots podrían tener la capacidad de autorreplicarse a sí mismos.
En un capítulo de la serie de "Las Chicas Superpoderosas" se da un ejemplo de nanobots, los cuales segun vienen dentro de las gotas de lluvia pertenecientes a una civilizacion superior a la de la Tierra; tienen un cerebro y 4 patas que se alimentan de Carbono para reproducirse rápidamente y se muestra también como es que se pueden unir para formar un "monobot único", de aspecto róbotico con 2 brazos 2 patas y su respectivo cerebro.
Es importante tener en cuenta que se esta entrando en una nueva era de la tecnología en la cual los avances se ven notablemente amplificados en cuanto a la relación de la tecnología con el ser humano. Se iniciará una mezcla con aparatos que podrán mejorar la calidad de vida. Los nanobots, sin embargo, podrían ser una amenaza ya que una de sus facultades podrían ser la capacidad de reproducirse automáticamente, y por lo tanto, cualquier error en su fabricación incluye riesgos de acciones no apropiadas en el cuerpo de organismos como el del ser humano y las plantas. En un aspecto más amplio, algunos científicos hacen implicaciones respecto a la nanotecnología mal aplicada, pues a gran escala en un desastre científico podría dañar sin solución todo tipo de vida existente.(goo gris) También llamado algunas veces nanoagente (nanoagent), hace referencia a una imaginaria máquina o "robot nano" de una escala de pocos centenares de nanómetros construido para tareas específicas.
Este proceso de ensamblaje es descrito con más detalle en nanomáquinas. Una gran parte del mundo científico cree que los nanobots es un gran mito, sin que existan investigaciones verosímiles sobre nanorrobots que permitan hacer realidad su fabricación. No se sabe si alguna vez se podrán crear esas máquinas. La mayoría de los avances científicos en ese campo todavía no se.
Crean los primeros «nanobots de ADN»
Los «robots moleculares» son capaces de realizar tareas complejas a una escala microscópica.
Investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) y las Universidades de Columbia y Arizona han conseguido construir y programar dos "robots moleculares" (entre cuyos componentes se ha insertado ADN) capaces de realizar tareas complejas a una escala microscópica. Los robots, igual que sus parientes de mayor tamaño, pueden moverse, pararse, girar y realizar con precisión los trabajos para los que están programados. En un artículo publicado hace unos días en Nature, los autores explican cómo estos "nanobots" están destinados, en apenas unos años, a revolucionar por completo una multitud de áreas, desde la ingeniería industrial a la medicina. El primero de los dos robots es una especie de "araña molecular" que, según la programación que incorpore, será capaz incluso de tomar sus propias decisiones y reaccionar de acuerdo con el ambiente en el que se encuentre. Sus tres patas son enzimas de ADN que son capaces, por ejemplo, de dividir una secuencia genética determinada o de ensamblar todo tipo de moléculas construyendo (o rompiendo) sus enlaces moleculares. El segundo robot es una especie de cadena de montaje de apenas unos nanómetros de tamaño (un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro). Tiene cuatro patas y tres manos, es capaz de desplazarse rápidamente por un sustrato de ADN y, a partir de las nanopartículas que se le suministren, está diseñado para ensamblar cualquier clase de material imaginable, incluso nuevos materiales diseñados en laboratorio.
Materiales inimaginablesAmbos ingenios constituyen un paso decisivo hacia la construcción de legiones de "microrobots de ADN" capaces de fabricar, en potencia, cualquier clase de dispositivo, tanto eléctrico como mecánico. Su capacidad para ensamblar moléculas de una forma que era imposible hasta ahora será decisiva, opinan los investigadores, para diseñar y fabricar nuevos materiales que hasta ahora sólo estaban en la imaginación de los científicos. Hasta ahora, sólo había sido posible construir nanobots capaces de realizar tareas muy sencillas, como la de desplazarse. A partir de ahora, se podrá además dotar a estas micromáquinas de una programación concreta para desempeñar labores específicas, e incluso dotarlas de la capacidad de decidir por sí mismas entre un gran número de acciones. Los nanobots podrán, por ejemplo, repararse o reconstruirse a sí mismos, o decidir si la célula que tienen enfrente es cancerosa y debe por tanto ser destruida. Aplicaciones infinitas"Un robot - afirma Erik Winfree, profesor de ciencias computacionales del Caltech- es una máquina que percibe su entorno, toma una decisión y después actúa en consecuencia". Igual que sus "colegas" en las grandes cadenas de montaje, estos microrobots a escala molecular podrán llevar al terreno de los microscópico todas las ventajas de la robótica moderna. Con el añadido de que serán capaces de trabajar indistintamente con o sobre materiales orgánicos o inorgánicos. O lo que es igual, podrán construir o reparar tanto componentes eléctricos como tejidos vivos. Las aplicaciones para esta clase de máquinas de ADN son infinitas y abarcan una gran multitud de campos. Todo depende de la programación que incorporen. Una legión de nanobots inyectada en el cuerpo de un astronauta podría, por ejemplo, mantenerlo sano y en forma durante un largo viaje espacial. Otro "mini ejército" mecánico
podría combatir, desde dentro, un tumor, a base de perseguir y destruir todas las células cancerosas que encuentre en el organismo. Otros podrán, en un futuro próximo, poner a punto materiales más resistentes o específicamente diseñados para resistir en cualquier tipo de entorno o condiciones. Y otros se encargarán deconstruir piezas electrónicas de una precisión y eficacia imposible de conseguir por medio de las técnicas actuales de fabricación.
CONCLUCION La nanotecnología promete cambiar nuestras vidas con el pasar del tiempo siendo esta la ciencia que mas futuro tiene . La nanotecnología haciendo estudios y manipulación de átomos individuales y moléculas, para hacer nuevos materiales logra controlar la estructura de la materia a nivel atómico, esto hace que cada vez podamos tener a nuestro alcanze maquinas cada vez mas y mas pequeñas que nos esten sorprendiendo con el pasar del tiempo, esto esta haciendo que la vida del hombre sea mas sencilla cada dia. Bueno que podemos esperar de esta rama de la ciencia que es la mas sorprendente de todas, y aun la mas beneficiosa para nosotros los alumnos de computación e informática que somos los mas interesados en estas innovaciones que tiene la ciencia. No se logra uno imaginar hasta que punto esta ciencia lograra llegar pero el desarrollo de esta ciencia en los campos de la ingeniería y la medicina logra que hayan avances a beneficio de la sociedad. Esperando el fín de ciclo logramos tomar conciencia de la grandesa que tiene la nanotecnología no solo en uno si no en varios campos que puede beneficiar a las personas, esto en los aspectos de la salud, seguridad y en fin otros aspectos de la vida que podriamos seguir mencionando, aprovechando cada vez espacios mas reducidos para crear maquinas y dando rienda suelta a la gran capacidad del ser humano cerramos esta pagina no sin antes decir que este es uno de los cursos que mas conciencia logra dar a nosotros los futuros TECNÓLOGOS del país.
BibliografĂa
http://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnolog%C3%ADa http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanomedicina.html http://ergonomic.wordpress.com/2006/09/17/nanotecnologia-para-elalmacenamiento-digital/ http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanoinfor.html http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/diccionario/nanotu bos.htm http://erenovable.com/2008/06/18/la-nanotecnologia-vuelve-mas-rapidoseficientes-y-baratos-a-los-paneles-solares/ http://www.tendencias21.net/La-nanotecnologia-promete-armas-masdestructivas-que-las-nucleares_a699.html http://www.nanotecnologia.cl/ http://es.wikipedia.org/wiki/Nanobot