Nanotecnología
Concepto:
La palabra
"nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y
técnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, esto es unas medidas
extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las
estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad
de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y
moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman (Breve cronología - historia de la
nanotecnología).
La mejor definición de
Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La nanotecnologia 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
Nos interesa, más que su
concepto, lo que representa potencialmente dentro del conjunto de
investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas
estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la industria, la
medicina (nanomedicina), etc..
La nanociencia está unida en
gran medida desde la década de los 80 con Drexler y sus aportaciones a
la"nanotecnología molecular", esto es, la construcción de
nanomáquinas hechas de átomos y que son capaces de construir ellas mismas otros
componentes moleculares. Desde entonces Eric Drexler (personal webpage), se le
considera uno de los mayores visionarios sobre este tema. Ya en 1986, en su
libro "Engines of creation" introdujo las promesas y peligros de la
manipulación molecular. Actualmente preside el Foresight Institute.
Tecnologías
de la información y su relación con la Comunicación:
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.”
Se
pretende lograr una fusión plena entre el hombre y lamaquina. Donde halla una
relación, por ejemplo entre un arma y el hombre. Que la misma logre reconocer y
actuar bajo las ordenes exclusivas de su dueño.
Estas
y muchas mas, son algunas de las asombrosas cosas que ya podemos ver y veremos
dentro de no mucho tiempo, gracias a esta ciencia que crece sin un stop!, La
Nanotecnologia.
Nanotecnología, aplicaciones en la construcción
A. Materiales
nano estructurados
Existen
actualmente metales cuya resistencia es cinco veces mayor que la de sus
contrapartes naturales. Hay materiales que cambian de color dependiendo del
espectro de luz que se aplique a su superficie, y que se vuelven en algunos
casos totalmente transparentes, se han construido semiconductores 300 veces más
eficientes que los utilizados en la electrónica convencional entonces con
tantos avances no nos explicamos cual es la diferencia entre los materiales
comunes y los antes mencionados, pues bien si comparamos dos pedazos de
materiales con un volumen idéntico, por ejemplo, dos cubos sólidos de cobre de un
centímetro cúbico, la diferencia estriba en que en el interior del pedazo de
material común, sus moléculas están organizadas en granos con poblaciones
típicas de miles de millones de átomos, cuya dimensión granular oscila entre
micrómetros y milímetros de diámetro. En el pedazo del material nano
estructurado, los granos moleculares tienen un tamaño máximo de 100 nanómetros
de diámetro y tienen poblaciones granulares menores a decenas de miles de
átomos. Dicho de otra forma, los granos nano estructurados son entre mil y cien
veces más pequeños que los de un material común, y además, dentro del mismo
volumen poseen el 0.001 por ciento de átomos. Lo anterior significa un ahorro
increíble de materia dentro de cada pedazo de material nano estructurado y,
como consecuencia, una ligereza en peso que puede llegar a ser mil veces mayor
que lo normal. Esta distinción física permite también obtener prioridades y
características nuevas, singulares y asombrosas que nunca antes han sido vistas
en los materiales comunes
B.Nanotecnologia en el Campo de los Materiales
Algunas
de las sorprendentes aplicaciones de la nanotecnología en el campo de los
materiales es por ejemplo, el desarrollo de una pintura con propiedades de
auto-limpieza y protección anti-grafiti. También existen ya recubrimientos de
grosor nanométrico que protegen el acero de la corrosión, o material cerámico
para tazas de W.C. que presenta una superficie completamente lisa a escala
manométrica, lo cual implica que se mantiene limpio y reluciente cada vez que
se presiona la bomba de la cisterna, sin necesidad de limpiezas posteriores por
parte del usuario,
C. Los nano materiales aplicados a la construcción
La
nanotecnología se puede desarrollar materiales más resistentes que el acero,
con sólo un 10% de su peso.
La
nanotecnología ya se ha aplicado en el sector de la Construcción, en la
fabricación de aceros y hormigones más resistentes, aportando mejoras en infraestructuras
y edificación. Se han desarrollado polímeros integrantes de barreras
protectoras en las carreteras que reparan sus propios desperfectos causados por
la colisión de vehículos. Igualmente, repara fisuras y oquedades en el hormigón
y el asfalto, sin intervención humana, es por eso que vamos a analizar más a
fondo estos puntos:
• Construcción
de carreteras
La
aplicación de la nanotecnología en las carreteras y la construcción también
hará posible identificar y reparar de forma automática, sin intervención
humana, brechas y agujeros en el asfalto o en el hormigón, y fabricar señales
de tráfico que se limpian a si mismas. Se utiliza la nanotecnología para
fabricar acero y hormigón más fuertes. También para la seguridad vial.
Por
ejemplo en algunos sitios de los Estados Unidos se han colocado nano sensores
para vigilar el estado de sus puentes y detectar cualquier anomalía o riesgo.
• Nano
aditivos para el hormigón
El
propio hormigón de construcción tradicional, pero de micro estructura compleja
debe sus propiedades, en gran parte, al gel C-S-H de la matriz cementicia, que
no deja de ser un material nano estructurado con propiedades modificadas por
una red de poros y micro fisuras, cuyos tamaño pueden variar desde unos
nanómetros hasta milímetros. El conocimiento de su nano estructura y las fases
del gel permitirán abrir el abanico de productos derivados del cemento con
propiedades multifuncionales.
• GAIA
Otro
de los nano aditivos para el hormigón, En este caso, no nos encontramos ante
materiales controlados átomo por átomo durante el proceso de fabricación; las
nuevas técnicas han sido utilizadas sólo durante la fase de desarrollo del
producto.
La
empresa Cognoscible Technologies ha introducido en el mercado español un nuevo
aditivo para el hormigón denominado Gaia, que vendría a sustituir el
tradicional micro sílice, y que ofrece al mismo precio múltiples ventajas
frente a éste. El aditivo Gaia permite un ahorro de hasta un 40% de cemento.
"Una
botella de un litro de Gaia iguala a un barril entero de micro sílice, cemento
extra y supe plastificantes. Lo que antes requería una viga de 2 metros de
grosor para aguantar correctamente los puentes, ahora sólo requiere 75 cm. Si
antes había que esperar 28 días para alcanzar altas resistencias de 80MPa, ahora
sólo hay que esperar 1 día. Las vigas pretensadas que antes requerían 3 días y
ser curadas con agua al vapor para estar listas, ahora sólo requieren 1 día y
no necesitan agua. El reto surgió cuando la mayor mina subterránea de cobre en
el mundo, El Teniente, situada en Chile, solicitó una mejora del micro sílice
que utilizaban en su hormigón.
Se
creó un aditivo en el que trabajó no sobre las micro partículas del sílice,
sino sobre sus nano partículas, con el objetivo de aprovechar las propiedades
que ese material ofrece a nano escala. El nuevo producto, denominado Gaia, es
el primer aditivo sustitutivo del micro sílice que se vende en estado líquido,
con lo cual desaparece la generación del polvo de sílice, peligroso para la
salud de los operarios. Esta característica, entre otras, permite que Gaia sea
susceptible de ser utilizada en procesos que cumplen el estándar
medioambiental.
• En
la Arquitectura
Sólo
viendo el futuro prospectivamente con un poco de objetividad, y cantidades
enormes de esperanza, podremos pensar en maravillosas e insólitas soluciones
constructivas. En un futuro inmediato, podríamos concebir edificios cinco veces
más altos que soportaran cargas cinco veces mayores, cuyas secciones
estructurales fueran más esbeltas, y que ante un sismo no se fracturaran.
Imaginaríamos edificios cuyas paredes y pisos cambiaran de color conforme la
luz del sol cambiara de tono. Pensaríamos entonces en muros divisorios que
fueran transparentes en el día, y opacos en la noche. Veríamos casas de dos pisos,
fácilmente remolcadas por un pequeño vehículo, para cambiar de ubicación.
Encontraríamos en cualquier supermercado grandes componentes estructurales, a
precios económicos, suficientemente ligeros para que un niño de cuatro años los
pudiera cargar.
D. La nano tecnología en otros países
Alrededor
del mundo todos los países están avanzando en sus investigaciones de la
nanotecnología usándola en diferentes tipos de aplicaciones como por ejemplo la
empresa sueca Skanska pretende construir muros de hormigón que descompongan los
gases expulsados por los tubos de escape de vehículos en túneles de carretera,
además de aceras que limpian el aire en las ciudades.
En
la grafica siguiente se muestra el gasto público, en millones de euros para el
año 2003.
Términos relacionados con la
nanotecnología.
1. Nano:
También
se le puede dar el nombre de Nanómetro, hace referencia a la milmillonésima
parte de un metro. La nanotecnología se caracteriza por el uso de esta escala
de la materia con la que trabaja. Es importante entender este concepto para
comprender el potencial de esta tecnología, que las propiedades físicas y
químicas de la materia cambian a escala nanométrica, lo cual se debe a efectos
cuánticos. Entre estos efectos podemos mencionar: conductividad eléctrica, el
calor, la resistencia, la elasticidad, la reactividad, entre otras propiedades,
se comportan de manera diferente en los mismos elementos a mayor escala.
2. Nanotubos:
Los nanotubos de carbono son
las fibras más fuertes que se conocen. Un sólo nanotubo perfecto es de 10 a 100
veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades
eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de
veces más eficazmente que los tradicionales cables de cómo el cobre.
Los nanotubos se componen de
una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas.
Existen nanotubos monocapa (un sólo tubo) y multicapa (varios tubos metidos uno
dentro de otro)
3. Nanociencia:
Es un área emergente de la
ciencia que se ocupa del estudio de los objetos cuyo tamaño es desde cientos a
décimas de nanómetros.
La nanociencia se ha
convertido en un importante campo científico. Esto se debe en parte a la disponibilidad de nuevos instrumentos
capaces de "ver" y "tocar" a esta escala dimensional que
esta proporciona.
4. Nanobots:
Hace referencia a una
imaginaria máquina o "robot nano" de una escala de pocos centenares
de nanómetros construido para tareas específicas. Este campo es futurista, está
en desarrollo actualmente.
5. Nano- materiales:
Son materiales a nanoescala.
Materiales con características estructurales de una dimensión entre 1-100
nanometros. Los nanomateriales pueden ser subdivididos en nanopartículas,
nanocapas y nanocompuestos.
Tecnologías de la
información y su relación con la Comunicación:
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.”
Se pretende lograr una
fusión plena entre el hombre y lamaquina. Donde halla una relación, por ejemplo
entre un arma y el hombre. Que la misma logre reconocer y actuar bajo las
ordenes exclusivas de su dueño.
Estas y muchas mas, son
algunas de las asombrosas cosas que ya podemos ver y veremos dentro de no mucho
tiempo, gracias a esta ciencia que crece sin un stop!, La Nanotecnologia.
Glosario de Términos
- Nanopartículas:
Estas unidades son más grandes que los átomos y las moléculas. No obedecen a la química cuántica, ni a las leyes de la física clásica, poseyendo características propias .Se sitúan en el corto plazo como una de las aplicaciones más inmediatas de la nanotecnología con productos y sectores que ya están presentes en el mercado.
- Nano- compuestos:
Su definición abarca una extensa variedad de sistemas tales como uni-dimensional. bi-dimensional, tri-dimensional y materiales amorfos, hechos a partir de distintos componentes y trabajados a escala nanométrica.
- Nanocristal:
Partícula nanoscópica que contiene de unos pocos cientos a decenas de millares de átomos los cuales están dispuesto ordenadamente, siguiendo una estructura cristalina. Los nanocristales pueden ser usados como bloques estructurados para nanomateriales estructurados.
Los nanocristales se creen que pueden tener un enorme potencial en electrónica óptica debido a su capacidad de cambiar la longitud de onda de la luz. Esto podría ayudar a los investigadores a mejorar los procesos químicos.
- Nanocables:
Un nanocable es un cable que es un nanometro (unamilésima parte de milímetro) de grueso. Los nanocables son usados como semiconductores, diodos emisores de luz (LEDs). Además son estructuras moleculares con propiedades eléctricas u ópticas. Son uno de los componentes clave para la creación de chip eletrónicos moleculares. Fáciles de producir, estos pueden ser juntados a modo de rejilla y llegan a constituir la base para los circuitos lógicos a nanoescala.
- Nanomedicina:
se define como la rama de la nanotecnología que permitiría la posibilidad de curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molécula.
- · Freeware:
Programa de uso sin costo siempre
que se respeten las condiciones del propietario del mismo. No debe confundirse
con Free Software.
Método de almacenamiento que permite el acceso
directo a los datos sin pasar por los anteriores, lo cual reporta una mayor
rapidez.
Línea física (hardware) que permite la
comunicación independiente y simultánea entre la memoria principal y uno de los
dispositivos de entrada/salida.
- Análisis de sistemas:
Estudio de una tarea o función
para comprenderla y encontrar mejores maneras de realizarla.
Persona que atiende los
requerimientos o necesidades de información de los usuarios de un sistema
- Ancho de banda:
Medida de la cantidad de información que puede
pasar por una vía, expresada en bits/segundo (o algún múltiplo).
- Banda ancha:
Técnica para transmitir una gran
cantidad de datos, como voz y video, a alta velocidad.
- ·ANSI (American National Standard Institute):
Instituto nacional de estándares
de los Estados Unidos.
- Computadora:
Dispositivo capaz de solucionar
problemas aceptando datos, realizando operaciones predefinidas sobre ellos y
proporcionando los resultados de estas operaciones.
- Backup:
Copias de archivos, equipos de
reemplazo o procedimientos alternativos disponibles para ser usados en caso de
emergencias producidas por fallas totales o parciales de un sistema
computacional.
- Banco de datos:
Colección de archivos de datos,
de tipo histórico, utilizados para consultas específicas de algún tema en
particular.
- Dirección IP:
Dirección de una máquina en Internet expresada
en números. Es única a nivel mundial. En su versión IPv4 (la más común
todavía), la forman 4 conjuntos de números binarios, o su representación
decimal (ej. 212.15.82.22)
Fuentes: Euroresidentes. Wikipedia.
es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnología
www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia.htm
definicion.de/nanotecnologia/
www.nanotecnologia.cl/que-es-nanotecnologia/
