El Significado de la Nanoescala

¿Que significa el término “nanoescala”?

Un nanómetro (nm) es la 1000 millonésima parte de un metro. Para comparaciones, una célula de sangre roja es aproximadamente 7.000 nanómetros de ancho y una molécula de agua es casi 0.3 nanómetros de tamaño.
 
Para ver donde ‘ Nanoencaja en la escala de las cosas, echa un vistazo a nuestra tabla de prefijos métricos con ejemplos ademas de un tutorial interactivo: ver la vía Láctea a 10 millones años luz de la tierra.
 
Luego de esto, desplazece por el espacio hacia la tierra en sucesivos pasos, de lo mas grande hasta lo mas pequeño, hasta que llegue a un roble alto. Después de eso, comience a moverse desde el tamaño real de una hoja hasta el mundo microscópico donde veras las paredes de la célula de la hoja, el núcleo de la célula, la cromatina, el DNA y finalmente, en el universo subatómico de electrones y de protones.
 
La gente está interesada en la nanoescala – que definimos para ser de 100nm hasta el tamaño de los átomos (aproximadamente 0,2 nm) – porque es a esta escala que las propiedades de los materiales pueden ser muy diferentes de las de una escala mayor.
 
Definimos la Nanociencia como el estudio de los fenómenos y la manipulación de los materiales a escalas atómicas, moleculares y macromoleculares, donde las propiedades difieren significativamente de las de mayor escala; y las nanotecnologías como el diseño, caracterización, producción y aplicación de estructuras, dispositivos y sistemas mediante el control de la forma y el tamaño a escala nanométrica.
 

La Nanociencia y las nanotecnologías no son nuevas

 
En algunos sentidos, la Nanociencia y las nanotecnologías no son nuevas. Los químicos han estado haciendo los polímeros, que son moléculas grandes compuestas de subunidades a nanoescala, por muchas décadas las nanotecnologías se han utilizado para crear las características minúsculas en chips de computadoras por los últimos 20 años. Sin embargo, los avances en las herramientas que ahora permiten que los átomos y las moléculas sean examinados y sondeados con gran precisión han permitido la expansión y el desarrollo de la Nanociencia y las nanotecnologías.
 
Vea una introducción a la nanotecnología, comenzando con la charla clásica de Richard Feynman en diciembre de 1959: There’s Plenty of Room at the Bottom – An Invitation to Enter a New Field of Physics.
 
 
 
Las propiedades a granel de los materiales a menudo cambian dramáticamente con ingredientes nanos. Los composites hechos de partículas de cerámicas de tamaño nano o metales menores de 100 nanómetros pueden llegar a ser mucho más fuertes de lo previsto por los modelos de ciencia de materiales existentes.
 
Por ejemplo, metales con un tamaño de grano , así llamado, de alrededor de 10 nanómetros son  siete veces más duros  que sus homólogos ordinarios con tamaños de grano en los cientos de nanómetros. Las causas de estos cambios drásticos provienen del extraño mundo de la física cuántica. Las propiedades a granel de cualquier material son meramente el promedio de todas las fuerzas cuánticas que afectan a todos los átomos.
 
Al hacer las cosas más pequeñas , eventualmente llegas a un punto en el que el promedio ya no funciona.  Las propiedades de los materiales pueden ser diferentes en la nanoescala por dos razones principales:
 
En primer lugar, los nanomateriales tienen un área superficial relativamente mayor cuando se comparan con la misma masa de material producida en una forma más grande. Esto puede hacer que los materiales sean más reactivos químicamente (en algunos casos los materiales inertes en su forma más grande son reactivos cuando se producen en su forma de nanoescala), y afectan su fuerza o propiedades eléctricas.
 
En segundo lugar, los efectos cuánticos pueden comenzar a dominar el comportamiento de la materia en la nanoescala, particularmente en el extremo inferior, afectando el comportamiento óptico, eléctrico y magnético de los materiales.
 
Se pueden producir materiales que son nanoescala en una dimensión (por ejemplo, Revestimientos superficiales muy finos), en dos dimensiones (por ejemplo, nanohilos y nanotubos) o en las tres dimensiones (por ejemplo, nanopartículas).
 
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Andrea Rodriguez Alvarado

Investigador asociado: temas biocombustibles, nanomateriales, Olimpiadas Nacionales de Química

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