La nanotecnología y la nanociencia

Resumen

Este artículo describe el análisis y los
avances de la nanotecnología y la nanociencia en
diferentes campos, pero esencialmente se trata de temas de la
introducción de la nanotecnología en la
electrónica, las energías alternativas, que efectos
tienen las dichas introducciones, en el mundo actual y sus
próximos objetivos a cumplirse y cuales son las ventajas y
desventajas debemos tomar en cuenta que vendrán en el
futuro próximo.

Verdaderamente, hay información referente a
aumentos en la probabilidad soluciones para enfrentar a las
células cancerígenas, y los beneficios de la
aplicabilidad de la nanotecnología en el campo ambiental,
pero realmente se ha podido establecer una relación
causa-efecto de estos temas.

Entre este análisis, se tiene el punto de vista
de dos personas y sus planteamiento sobre la salud, en donde se
trata de la primera solución real basada en la terapia
celular, en donde ellos nos aportan dos vías de
abordaje.

PALABRAS CLAVE: Nanotecnología,
nanociencia, la electrónica, energías
alternativas.

Introducción

Resulta indiscutible que la sociedad moderna, no se
sorprende por las creaciones que se han realizan en el mundo, y
son aceptadas como parte de la vida diaria, no obstante queda la
incógnita de cómo lo realizan, sus efectos en la
salud, los objetivos verdaderos para que son realizados, pero lo
que se viene realmente sorprenderá, y esto será en
un futuro no muy lejano, ya que serán cosas que nos
cambien la vida por sus aplicaciones, ventajas y desventajas de
haberlo creado.

No obstante, siempre han existido comentarios, mas o
menos informados, sobre la nueva tecnología del siglo XXI,
aunque la introducción masiva en nuestro mundo, la
tecnología ya ha cambiado la manera de ver el mundo y a
donde verdaderamente vamos.

Entonces la nueva revolución tecnológica
no sorprenderá por su tamaño gigantesco como era en
el siglo pasado, sino por su tamaño sorprendente
pequeño llamado nanotecnológica, en donde este, se
asocia, por una parte, a la "fabricación molecular" cuya
viabilidad tendría un impacto enorme en nuestras vidas.
Entre los efectos, destacan sus potenciales impactos en la
medicina, la biología, el medioambiente, la
informática, la electrónica, la
construcción. En la actualidad los principales avances
prácticos ya se dan en algunos campos: en la física
las nanopartículas, la electrónica y
construcción nanotubos. Los progresos más
cuestionados en materia de nanorobots y autoreproducción
son objeto de polémica entre los expertos. Lo que no cabe
duda es que la revolución ha comenzado. Y también
el debate sobre sus beneficios y riesgos.

Y siguiendo la misma línea, el objetivo de esta
presente publicación pretende ser una aportación
científica y analizar los avances realizados y
análisis de expertos en este campo con el fin de
contribuir a la información del desarrollo.

OBJETIVOS

• Facilitar el acceso a la información para los
  ciudadanos e interesados sobre un tema de importancia
  fundamental para nuestras sociedades.

• Propiciar información útil a los
  lectores para comprender los nuevos avances
  tecnológicos y desarrollos para entender un futuro
  cada vez más próximo.

• Fomentar el debate sobre las ventajas y los riegos
  asociados a la nanociencia y
  nanotecnología.

Nanociencia

La nanociencia está unida desde la década
de los 80 con aportaciones de Eric Drexler y con sus aportaciones
sobre la "nanotecnología molecular", en donde esto es, la
construcción de nano máquinas hechas de
átomos y los cuales estas son capaces de construir otros
componentes moleculares. Desde entonces a Drexler es considerado
uno de los mayores visionarios sobre el tema de la
nanotecnología. En el año de 1986, en el libro
"Engines of creation" introdujo las promesas y peligros de la
manipulación molecular.

Otros de los grandes en la nanociencia es Richard
Feynman y es considerado el padre de la "nanociencia" y obtuvo el
premio Nobel de Física, en el año de 1959 propuso
fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y
moléculas. En el mismo año, el gran físico
escribió un artículo que analizaba cómo los
ordenadores podrían consumir poquísima
energía y conseguir velocidades asombrosas y todo esto se
obtendría trabajando con átomos
individuales.

Entonces esto hizo que Charles Vest (ex-presidente del
MIT) anunció que la nanotecnología nos
llevará a una segunda revolución industrial en el
siglo XXI, en ese entonces dijo que eso significaría
numerosos avances para muchas industrias y nuevos materiales con
propiedades extraordinarias, nuevas aplicaciones
informáticas con componentes increíblemente
más rápidos, sensores moleculares capaces de
detectar y destruir células cancerígenas en las
partes más delicadas del cuerpo humano y muchas mas
aplicaciones y que entre muchos progresos de la nanociencia
estarán los grandes avances tecnológicos que
cambiarán el mundo.

Nanotecnología

CONCEPTO

Empecemos por aclarar el significado del prefijo "nano",
es un prefijo griego que indica una medida (10-9 = 0,000 000 001)
y no es un objeto.

Figura 1. Una capa de moleculas un
nanobot.

Entonces, la nanotecnología es el estudio,
diseño, creación, 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 [1].

Ensamblaje
interdiciplinar con otros campos de las ciencias

La característica fundamental de
nanotecnología es que constituye un ensamblaje
interdisciplinar de varios campos de las ciencias. Por tanto,
existe una posible lista de ciencias involucradas como
son:

• Química

• Bioquímica

• Biología molecular

• Medicina

• Física

• Electrónica

• Informática

• Matemáticas

En donde, los físicos juegan un papel importante,
tanto en la construcción de los microscopios, los mismos
que serán usados para investigar tales fenómenos,
tanto como todas las leyes de la mecánica
cuántica.

La química también juega un papel
preponderante, el cual es alcanzar la estructura del material
deseado y las configuraciones de ciertos
átomos.

La medicina, el desarrollo dirigido a
nanopartículas podría prometer ayuda al tratamiento
de ciertas enfermedades como la esta en investigación
sobre la utilización de nanopartículas
magnéticas en el tratamiento selectivo del cáncer.
Otra de las aplicaciones es la de utilizar cosméticos que
contengan nanopartículas para bloquear los rayos
ultravioleta o también administrar productos suavizantes a
la piel.

La nanotecnología y la electrónica ya
están directamente relacionados, en donde ya se
están comercializando accesorios como pantallas planas y
estas a su vez están basadas en nanotubos de
carbono.

La informática, el desarrollo de materiales
basado en nanopartículas también nos
permitiría obtener el almacenamiento de datos a
altísima densidad y en velocidades
sorprendentes.

La
nanotecnología y las energías
alternativas

Desde hace ya algunos años, existen varios
estudios científicos realizados, para la reducción
de la utilización de combustibles fósiles que
causan graves daños ambientales y nuestra sociedad
necesita de urgencia cambiar de modelo energético para asi
reducir en algo los problemas de contaminación que
están afectando al mundo entero.

Entre estos estudios realizados las nanociencias y las
nanotecnologías pueden jugar un papel fundamental, ya que
puede mejorar el rendimiento de materiales fotovoltaicos que son
usados en los dispositivos de energía solar y a su vez
facilitar esta ineludible conversión.

Figura 2. Un concentrador de luz solar
tiene un aspecto semejante al faro de un coche.

Mediante sus grandes aportes al desarrollo de un nuevo
modelo energético basado en opciones más racionales
para la generación, almacenamiento, ahorro y
distribución de energía.

Figura 3. Instalación fotovoltaica
de concentración.

Estos paneles solares serán construidos con
células solares fotovoltaicas que combinarán un
rendimiento de captación y conversión de los
fotones solares en energía eléctrica, y
permitirá obtener grandes beneficios a menor costo, ya que
el mercado permite utilizar elementos con tamaños
pequeños y a la vez usar las nanopartículas
será una sustancial reducción de costos aumentando
al mismo tiempo las prestaciones, esta opción puede ser
pronto muy efectiva para la generación eléctrica de
tipo industrial.

Del mismo modo se tendrá aportaciones en el campo
del almacenamiento de la energía eléctrica y
permitirá que dispongamos de baterías potentes,
económicas, y a su vez reciclables y a su vez dará
una opción más a que se haga realidad el
automóvil eléctrico.

En la actualidad, se optimizan las
características de estabilidad y procesos de
fabricación más económicos actuando sobre el
tamaño de las nanopartículas de LiFePO4 que
constituyen el cátodo y en la nano estructuración
de los electrodos conductores de carbono para mejorar enormemente
su capacidad (hasta 170A.h/ kg), su potencia pico y la
estabilidad frente a múltiples ciclos de carga
descarga.[2]

En la actualidad encontramos varios paneles solares de
tercera generación ubicados en diferentes países,
la clásica unión p-n que se viene utilizando deja
abierto la posibilidad a la búsqueda de semiconductores
mas sofisticados o a la inserción de nanotubos de carbono,
en donde estas nos permitirá obtener eficiencias sobre el
45%. Además que los costos serán bien bajos y nos
darán mayos beneficio. A más de esto se pretende
que las baterías sean no contaminantes y ofrezcan
excepcionales prestaciones.

La
nanotecnología y la electrónica

En el siglo pasado esto parecía que es algo que
esta fuera del alcance, pero día a día los
resultados previos nos van convenciendo mas y mas, en donde los
dispositivos que se crean son cada ves mas pequeños y esto
a su vez, claro esta que esto nos esta permitiendo tener una
mejor vida pero tiene sus desventajas, pero al fin lo que importa
realmente es que la tecnología actual siga siendo
beneficiosa en todos los ámbitos de la vida
humana.

Realmente lo que interesa en este instante es saber como
ha ido progresando día a día la tecnología,
y cuales han sido sus beneficios y que nos espera en el futuro.
La verdad ha sido impresionante lo que se ha día a
día se ha alcanzado en la tecnología y junto a ella
la parte de la electrónica, y es en este campo en donde
mas a estado presente el desarrollo del mismo y sus grandes
beneficios que están prestando en la actualidad, como
podemos citar lo que ha pasado con el desarrollo en los
ordenadores, que hace un par de décadas, tenían
tamaño de un dormitorio, ahora simplemente se puede llevar
con facilidad en un portafolio. Sus velocidades a las que
trabajando pasaban los 20MHz y en la actualidad trabajan unas
velocidades impresionantes, que están alrededor de
1GHz.

Figura 4. Procesador Intel 80386 que
trabajaba a 16MHz

Lo que se presenta en la figura 4 era un ordenador
conocido como 386 porque tenía un procesador Intel 80386
que trabajaba a 16MHz, pues lo que se presenta en la figura 5 es
un procesador que tiene el iPhone, pues entonces si el 386
debía pesar minimo 2 o 3 kilos, pues era más grande
que una mesa en cambio un procesador iPhone pesa alrededor de 680
g y su tamaño es de como el tamaño de una palma de
una mano.

Figura 5. Un procesador de 1GHz de Apple
A4

A mas del tamaño y su peso, este procesador puede
aguantar todo el día encendido con una batería y
lleva un procesador de 1GHz, entonces comparado con el procesador
386 es 60 veces más potente, y todo esto se ha
desarrollado en dos décadas de desarrollo, entonces a
dónde va la electrónica, todo esto simplemente
sorprendente y existe una asombrosa rapidez con la que se
desarrollan los componentes electrónicos.

También cuando se habla en términos de
electrónica es importante decir que durante las
últimas décadas, este campo ha tenido un notable
avance impulsado por el ansia de disminución del
tamaño de dispositivos electrónicos, que no
sólo abarata su precio sino que permite la
ampliación de sus utilidades debido al aprovechamiento de
efectos que sólo tienen lugar en pequeña
escala.[3]

Figura 5. Transistor de efecto campo
creado con un nanotubo de carbono de una sola pared

Al ampliar las miras hacia estos compuestos, se
ampliaron las expectativas de fabricación y estudio de los
mismos. Desde entonces la industria de la nanotecnología
es actualmente uno de los campos tecnológicos más
activos y prometedores. Aunque hay ejemplos de
nanotecnología aplicada a prácticamente todo, el
área principal de investigación e inversión
se centra claramente en materiales aplicados a la
tecnología de semiconductores. Además, estas dos
áreas se complementan, ya que la mayoría de las
técnicas que se están empleando para el crecimiento
de estos nanos materiales, vienen de la industria de los
semiconductores.[4]

Desde entonces todo relacionado con la
electrónica se empezó a relacionar en diferentes
áreas y no a sido la excepción el área de la
informática, pues, según versiones la nueva
revolución de la electrónica en unidades de
almacenamiento será algo extraordinario, ya que velocidad
podrían ser alrededor de los 10.000 veces más
rápidas que las normales y la capacidad para retener los
datos, será impresionante, esto es algo que las Flash
memory también pueden hacer, pero viene una nueva
tecnología para el futuro "las ReRAM que tienen suficiente
potencial como para sustituir a las memorias Flash actuales
utilizadas en teléfonos móviles y en reproductores
MP3, incluso para convertirse en un medio de almacenamiento
universal". Si están en lo cierto, estos chips 100 veces
más rápidos que las memorias Flash actuales
podrían remplazar a los todavía poco difundidos
discos SSD, a los discos duros y a cualquier otra
tecnología de almacenamiento que hoy
conocemos.[5]

Como se puede observar no le faltan cualidades para ser
la revolución de la electrónica del futuro, sin
embargo el tiempo nos dirá, que, si realmente todo lo que
se estudio para obtener estos avances valieron la pena o solo
será un sueño por alcanzar, y si llegan a ser
reales serán capaces de cambiar el mundo como se prevee o
simplemente paso fugaz de los mismos.

Ventajas y
desventajas

Ventajas:

La nanotecnológica molecular podría
fabricar equipos baratos y sofisticados para la
investigación médica y la sanidad, como
también reducir enfermedades que afectan al ser
humano.

Con la implementación de la
nanotecnología, los equipos informáticos
serían extremadamente baratos y transportables.

La construcción eficiente y barata de estructuras
ligeras y fuertes, equipos eléctricos y aparatos para
almacenar la energía permitiría el uso de
energía termal solar como fuente principal.

La innovación de nuevos productos
tecnológicos permitiría que la sociedad del mundo
viviese con un mínimo impacto medioambiental.

Se podrían hacer componentes electrónicos
con un menor consumo de energía, favoreciendo el medio
ambiente.

Desventajas:

La potencia de la nanotecnología podría
ser la causa de una nueva carrera de armamentos entre dos
países competidores.

La producción poco costosa y la duplicidad de
diseños podrían llevar a grandes cambios en la
economía.

La explotación de productos baratos podría
causar importantes daños al medio ambiente.

Dentro del mercado negro seria traficar armas más
pequeñas pero que serian muy destructivas.

Conclusiones

La nanotecnología es la ciencia del futuro, en
donde esta nos permite la manipulación de la materia
dándole diferentes aplicaciones, y se prevee dichas
manipulaciones nos permitirá obtener grandes resultados en
diferentes campos.

Se prevee que la nanotecnología sea la
solución de muchos problemas y que sea un gran beneficio
en la sociedad, siempre y cuando esté bien viabilizado,
para objetivos que beneficie a la sociedad.

En la electrónica, la utilización de
nanopartículas permitirá que dichos los elementos
sean cada vez mas pequeños y sus costos no sean tan
altos.

La utilización de las nanopartículas para
producir energías alternativas, será el mejor
avance que se puede producir, ya que ayudara a que podamos
reducir notablemente la contaminación.

Referencias

• [1] Euroresidentes, Disponible en:
  http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm

• [2] Fuente: ElMundo.es, Publicado
  por LA GEOGRAFIA.
  http://lageografiaweb.blogspot.com/2011/11/nanociencia-y-nanotecnologia-para.html

• [3] Autor: daval,
  categoría: Tecnología, Fecha de
  publicación 2011-10-07 12:26:13

www.tagu.com.ar/ver-post.php?p_id=10451&informacion=NANOTECNOLOGIA

• [4] Física de hoy, Juan
  Jose de Miguel Llorente, Disponible en:
  http://www.fisicahoy.com/talleres

• [5] Publicado por: Nanotecnologos
  on 15:28. 2009-05-16

http://mrkbtpmannanotec.blogspot.com/2009/05/ventajas-y-desventajas-de-la.html#

Autor:

Lino Bolívar Arévalo
Arpi,

Universidad Politécnica
Salesiana

Docente: Ing. Rene Ávila,