¿Qué es la nanotecnología ? Definición e Introducción

La nanotecnología es la ciencia, la ingeniería y la tecnología llevada a cabo en la nanoescala, que es de 1 a 100 nanómetros.

La Nanotecnología es un campo de investigación e innovación relacionado con la construcción de «cosas» – generalmente, materiales y dispositivos – a escala de átomos y moléculas. Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro: diez veces el diámetro de un átomo de hidrógeno.

El diámetro de un cabello humano es, en promedio, de 80.000 nanómetros. A tales escalas, las reglas ordinarias de la física y la química ya no se aplican.

Por ejemplo, las características de los materiales, como su color, resistencia, conductividad y reactividad, pueden diferir sustancialmente entre la nanoescala y la macroescala. Los «nanotubos» de carbono son 100 veces más fuertes que el acero, pero seis veces más ligeros.

La nanotecnología es tan nueva que nadie está seguro de lo que va a resultar de ella y también, cuesta un poco definirla. Aún así, las predicciones van desde la capacidad de reproducir cosas como diamantes y alimentos hasta que el mundo es devorado por nanorobots que se auto reproducen.

Hay muchas definiciones de lo que la Nanotecnología es, acá te presentamos las mas importante y las oficiales :

Etimología de la Nanotecnología – Los Orígenes del vocablo

 nano + tecnología.

nano

introducido en 1947 (en la 14ª conferencia de la Union Internationale de Chimie) como prefijo para unidades de una millonésima parte, de los nanos griegos «un enano». Según Watkins, esto es originalmente » viejito «, de nannos » tío «, masc. de nanna » tía » . Anteriormente se usaba como prefijo para significar «enano, pez enano», y todavía en un sentido no científico de «muy pequeño».

tecnología (n.)

1610, «un discurso o tratado sobre un arte o las artes», de la tekhnologia griega «tratamiento sistemático de un arte, oficio o técnica», que originalmente se refería a la gramática, de tekhno-, combinando forma de tekhne «arte, destreza, oficio en el trabajo; método, sistema, un arte, un sistema o método de hacer o hacer», de PIE *teks-na- «artesanía» (de tejer o fabricar), de la forma sufija de raíz *teks- «tejer», también «fabricar». Para el final, ver -logía.

El significado «estudio de las artes mecánicas e industriales» (Century Dictionary, 1895, da como ejemplo «hilado, elaboración de metales o elaboración de cerveza») se registra en 1859. Alta tecnología certificada desde 1964; la forma corta de alta tecnología es desde 1972.

Definición # 1

La nanotecnología es la ciencia, la ingeniería y la tecnología llevadas a cabo a nanoescala, que es de 1 a 100 nanómetros.

Definición # 2

La nanociencia y la nanotecnología son el estudio y la aplicación de cosas extremadamente pequeñas y pueden utilizarse en todos los demás campos científicos, como la química, la biología, la física, la ciencia de los materiales y la ingeniería.

Definición # 3

Es la ciencia que se encarga de modificar o adulterar la materia como existe, pero a diferencia de las ciencias comunes, la nanociencia lo hace a un nivel molecular e incluso supramolecular, esto es, a una escala menor a un micrómetro .

Conceptos de la Nanotecnología según las fuentes oficiales

Para ayudarle a entender exactamente lo que es la nanotecnología, le daremos una o dos definiciones según varios autores.

Debido a que esta ciencia aún está evolucionando, no parece haber ninguna definición en la que todo el mundo esté de acuerdo.

Más allá de eso, diferentes individuos y grupos se centran en diferentes aspectos de la nanotecnología como disciplina. He aquí algunas definiciones de lo que es para su consideración:

«Estructuras, dispositivos y sistemas con propiedades y funciones novedosas debido a la disposición de sus átomos en la escala de 1 a 100 nanómetros. Muchos campos de trabajo contribuyen a la nanotecnología, incluyendo la física molecular, la ciencia de los materiales, la química, la biología, la informática, la ingeniería eléctrica y la ingeniería mecánica».

Esta definición de The Foresight Institute añade una mención a los diversos campos de la ciencia que entran en juego con la nanotecnología.

«La nanotecnología es el estudio de fenómenos y la puesta a punto de materiales a escala atómica, molecular y macromolecular, en los que las propiedades difieren significativamente de las de mayor escala. Los productos basados en la nanotecnología ya están en uso y los analistas esperan que los mercados crezcan en cientos de miles de millones de euros durante esta década».

La Comisión Europea ofrece esta definición de lo que es la nanotecnología, que repite el hecho mencionado en la definición anterior de que los materiales a nanoescala tienen propiedades novedosas y posiciona a la nanotecnología frente a su potencial en el mercado económico.

«La nanotecnología es la comprensión y el control de la materia en dimensiones entre aproximadamente 1 y 100 nanómetros, donde fenómenos únicos permiten aplicaciones novedosas. La nanotecnología, que abarca la ciencia, la ingeniería y la tecnología a nanoescala, incluye la creación de imágenes, la medición, el modelado y la manipulación de la materia a esta escala de longitud».

Esta definición de la Iniciativa Nacional de Nanotecnología añade el hecho de que la nanotecnología implica ciertas actividades, como la medición y manipulación de la materia a nanoescala.

«La nanotecnología es un fenómeno económico, empresarial y social que se avecina. Los nano-abogados argumentan que revolucionará la forma en que vivimos, trabajamos y nos comunicamos.»

Esta última está tomada de una definición de nano tecnologia de Thomas Theis, director de ciencias físicas del IBM Watson Research Center. Ofrece una perspectiva más amplia e interesante del papel y el valor de la nanotecnología en nuestro mundo.

Extraído de Nanotechnology For Dummies (2ª edición), de Wiley Publishing

Hecho interesante :Para saber el tamaño real de un nanómetro, debes tomar un milímetro y dividirlo en un millón de partes, una de esas partes , se considera un nanómetro.

Lo puedes hacer igual con un metro, pero entonces debes dividir ese metro en mil millones, y una de esas partes es un nanómetro. Así de pequeña es esta medida.

Esto se expresa como : 10-9

Pero al final, ¿que es la nanotecnología? Nuestra definición es:

En realidad la palabra «Nano» es una medida y no una cosa. Nano es la distancia entre dos átomos. Esto quiere decir, que la Nanotecnologia abarca y comprende muchas disciplinas, que tienen en común la escala a la cual trabajan.

TIPOS DE NANOTECNOLOGÍA

Los diferentes tipos de nanotecnología se clasifican según su procedimiento (de arriba a abajo o de abajo a arriba) y el medio en el que trabajan (seco o húmedo):

Descendente (top-down)

Los mecanismos y estructuras están miniaturizados a escala nanométrica – de uno a 100 nanómetros de tamaño -. Es la más frecuente hasta la fecha, especialmente en la electrónica.

Ascendente (de abajo hacia arriba)

Comienzas con una estructura nanométrica – una molécula, por ejemplo – y a través de un proceso de montaje o auto-ensamblado creas un mecanismo más grande que el que comenzaste.

Nanotecnología seca (Dry Nanotechnology)

Se utiliza para fabricar estructuras de carbón, silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores que no funcionan con la humedad.

Nanotecnología húmeda (Wet Nanotechnology)

Se basa en los sistemas biológicos presentes en un medio acuoso – incluyendo material genético, membranas, enzimas y otros componentes celulares -.

¿Qué puede hacer la nanotecnología?

La nanotecnología es aclamada por su potencial para aumentar la eficiencia del consumo de energía, ayudar a limpiar el medio ambiente y resolver importantes problemas de salud. Se dice que es capaz de aumentar masivamente la producción manufacturera a costos significativamente reducidos. Los productos de la nanotecnología serán más pequeños, más baratos, más ligeros y más funcionales, y requerirán menos energía y menos materias primas para su fabricación, afirman los defensores de la nanotecnología.

¿Qué dicen los expertos sobre la nanotecnología?

En junio de 1999, Richard Smalley, premio Nobel de química, se dirigió al Comité de Ciencia de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos sobre los beneficios de la nanotecnología. «El impacto de la nanotecnología en la salud, la riqueza y la vida de las personas», dijo, «será al menos el equivalente de las influencias combinadas de la microelectrónica, la imagen médica, la ingeniería asistida por ordenador y los polímeros artificiales desarrollados en este siglo».

La preocupación por los posibles efectos en la salud humana y ambiental

Otros, sin embargo, son tan cautelosos como entusiasta es Smalley. Eric Drexler, el científico que acuñó el término nanotecnología, ha advertido sobre el desarrollo de «tecnologías extremadamente poderosas y extremadamente peligrosas». En su libro Engines of Creation, Drexler previó que las moléculas auto-replicantes creadas por los humanos podrían escapar de nuestro control.

Aunque esta teoría ha sido ampliamente desacreditada por los investigadores en este campo, aún existen muchas preocupaciones sobre los efectos de la nanotecnología en la salud humana y ambiental, así como el efecto que la nueva industria podría tener en la división Norte-Sur. A los activistas les preocupa que la ciencia y el desarrollo de la nanotecnología avancen más rápido de lo que los responsables de las políticas pueden concebir medidas reglamentarias adecuadas. Afirman que es preciso celebrar un debate informado para determinar el equilibrio entre los riesgos y los beneficios.

El mercado mundial de productos de nanotecnología

Dada la promesa de la nanotecnología, la carrera está en marcha para aprovechar su potencial – y sacar provecho de él. Muchos gobiernos creen que la nanotecnología dará lugar a una nueva era de productividad y riqueza, lo que se refleja en la forma en que la inversión pública en investigación y desarrollo de la nanotecnología ha aumentado durante el último decenio. En 2002, el Japón dedicó 750 millones de dólares anuales a este campo, es decir, seis veces más que en 1997.

Estimaciones del valor del mercado mundial de la nanotecnología

La Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos predice que el mercado mundial de productos basados en la nanotecnología superará el billón de dólares en un plazo de 15 años. Paul Miller, investigador principal de la organización británica de investigación de políticas Demos, dijo en 2002 que «ya, aproximadamente un tercio de los presupuestos de investigación de las mayores empresas de base científica de los EE.UU. se destina a la nanotecnología», mientras que el presupuesto de la Iniciativa Nacional de Nanotecnología de los EE.UU. aumentó de 116 millones de dólares en 1997 a 849 millones de dólares solicitados en 2004.

¿Qué pasa con la nanotecnología en el mundo en desarrollo?

En el mundo en desarrollo, Brasil, Chile, China, India, Filipinas, Corea del Sur, Sudáfrica y Tailandia han demostrado su compromiso con la nanotecnología mediante el establecimiento de programas e institutos de investigación financiados por el gobierno. Los investigadores del Centro Conjunto de Bioética de la Universidad de Toronto han clasificado a estos países como «pioneros» (China, Corea del Sur, India) y «intermediarios» (Tailandia, Filipinas, Sudáfrica, Brasil, Chile). Por otra parte, Argentina y México están en la cresta de la ola: aunque cuentan con grupos de investigación que estudian la nanotecnología, sus gobiernos aún no han organizado una financiación específica.

La nanotecnología en Tailandia y China

En mayo de 2004, el Gobierno tailandés anunció planes para utilizar la nanotecnología en el 1% de todos los productos de consumo para 2013. Se prevé que para entonces su valor de mercado será de 13 billones de baht (más de 320.000 millones de dólares a los tipos de cambio actuales). De hecho, Tailandia ha abrazado la nanotecnología de todo corazón y su desarrollo es un compromiso importante del Gobierno tailandés. Asimismo, China anunció en mayo de 2004 que la nanotecnología es fundamental para su plan nacional de ciencia y tecnología a largo plazo.

¿Cuáles son los posibles beneficios para los países en desarrollo?

La nanotecnología encierra la promesa de nuevas soluciones a los problemas que obstaculizan el desarrollo de los países pobres, especialmente en relación con la salud y el saneamiento, la seguridad alimentaria y el medio ambiente. En su informe de 2005 titulado Innovación: aplicación de los conocimientos en el desarrollo, el grupo de tareas del Proyecto del Milenio de las Naciones Unidas sobre ciencia, tecnología e innovación escribió que «es probable que la nanotecnología sea particularmente importante en el mundo en desarrollo, porque requiere poca mano de obra, tierra o mantenimiento; es sumamente productiva y barata; y sólo requiere cantidades modestas de materiales y energía».

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Efectos de la nanotecnología en la salud y el saneamiento

La nanotecnología ya es útil como herramienta en la investigación de la atención sanitaria. En enero de 2005, los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts de los Estados Unidos utilizaron «pinzas ópticas» -pares de minúsculas cuentas de vidrio que se unen o se separan utilizando rayos láser- para estudiar la elasticidad de los glóbulos rojos infectados con el parásito del paludismo (véase Herramientas minúsculas para combatir el paludismo). La técnica está ayudando a los investigadores a comprender mejor cómo se propaga el paludismo por el cuerpo.

Cómo la nanotecnología podría mejorar la administración de medicamentos

Pero la nanotecnología también podría algún día conducir a sistemas más baratos y fiables para la entrega de medicamentos. Por ejemplo, los materiales que se construyen a nanoescala pueden proporcionar sistemas de encapsulación que protejan y secreten las drogas encerradas de manera lenta y controlada. Esta podría ser una solución valiosa en los países que no disponen de instalaciones de almacenamiento y redes de distribución adecuadas, y para los pacientes con regímenes de medicamentos complejos que no pueden permitirse el tiempo o el dinero necesarios para recorrer largas distancias para una visita médica.

Filtros a nanoescala para mejorar los sistemas de purificación del agua

Los filtros estructurados a nanoescala ofrecen la promesa de mejores sistemas de purificación de agua que son baratos de fabricar, duraderos y que pueden ser limpiados. Otras tecnologías similares podrían absorber o neutralizar materiales tóxicos, como el arsénico, que envenenan la capa freática en muchos países como la India y Bangladesh.

Seguridad alimentaria

El uso de nanosensores en cultivos y nanopartículas en fertilizantes

Los diminutos sensores ofrecen la posibilidad de vigilar los patógenos en los cultivos y el ganado, así como de medir la productividad de los cultivos. Además, las nanopartículas podrían aumentar la eficiencia de los fertilizantes. Sin embargo, la compañía de seguros suiza SwissRe advirtió en un informe de 2004 que también podrían aumentar la capacidad de las sustancias potencialmente tóxicas, como los fertilizantes, para penetrar en las capas profundas del suelo y viajar a mayores distancias.

Uso de técnicas de nanotecnología para cultivar en condiciones hostiles

Además, los investigadores, tanto en los países desarrollados como en los países en desarrollo, están desarrollando cultivos que pueden crecer en condiciones «hostiles», como los campos en los que el suelo contiene altos niveles de sal (a veces debido al cambio climático y a la subida del nivel del mar) o bajos niveles de agua. Lo hacen manipulando el material genético de los cultivos, trabajando a escala nanotecnológica con moléculas biológicas.

Cómo los métodos de nanotecnología podrían ser utilizados en las áreas de energía renovable y sostenible para ayudar al medio ambiente

La aplicación de la nanotecnología en la esfera de la energía renovable y sostenible (como la energía solar y las pilas de combustible) podría proporcionar fuentes de energía más limpias y baratas. Éstas mejorarían tanto la salud humana como la del medio ambiente.

Los filtros a nanoescala y las nanopartículas podrían utilizarse para limpiar el medio ambiente

Los diminutos filtros de aguas residuales, por ejemplo, podrían tamizar las emisiones de las plantas industriales, eliminando incluso los residuos más pequeños antes de que se liberen al medio ambiente. Filtros similares podrían limpiar las emisiones de las plantas de combustión industrial. Y las nanopartículas podrían utilizarse para limpiar derrames de petróleo, separando el petróleo de la arena, removiéndolo de las rocas y de las plumas de las aves atrapadas en un derrame.

Preocupaciones sobre las nanopartículas y la toxicidad

Las investigaciones han demostrado que las partículas de tamaño nano se acumulan en las cavidades nasales, los pulmones y el cerebro de las ratas, y que los nanomateriales de carbono conocidos como «buckyballs» inducen daños cerebrales en los peces. Vyvyan Howard, toxicólogo de la Universidad de Liverpool, en el Reino Unido, ha advertido que el pequeño tamaño de las nanopartículas podría hacerlas tóxicas, y advierte que se necesitan evaluaciones completas de los peligros antes de que se autorice la fabricación.

Preocupaciones sobre las nanopartículas en el medio ambiente

Muchas partes interesadas, entre ellas el Grupo ETC canadiense y la compañía de seguros SwissRe, han expresado su preocupación por la liberación de partículas minúsculas que, debido a su pequeño tamaño, pueden viajar muy lejos en el medio ambiente. Advierten que aún no sabemos cómo actuarán estas partículas en el medio ambiente o qué reacciones químicas desencadenarán al encontrarse con otras partículas. Sin embargo, estos mismos grupos también están de acuerdo con los defensores de la nanotecnología que consideran que este campo puede ofrecer tecnologías «más limpias» y, en última instancia, un medio ambiente más limpio. Pero sobre todo, la preocupación es por la falta de investigación sobre las posibles amenazas de la nanotecnología para la salud humana, la sociedad y el medio ambiente.

Asegurarse de que los progresos en la nanotecnología vayan acompañados de estudios sobre la ética y los efectos sociales

En un documento publicado a principios de 2003, Anisa Mnyusiwalla, Abdallah Daar y Peter Singer, de la Universidad de Toronto (Canadá), escribieron: «A medida que la ciencia de la nanotecnología avanza, la ética se queda atrás. … Creemos que existe el peligro de descarrilar la nanotecnología si el estudio serio de sus repercusiones éticas, ambientales, económicas, jurídicas y sociales no alcanza la velocidad del progreso de la ciencia». Según Singer y sus colegas, en 2001, la Iniciativa Nacional de Nanotecnología, con sede en los Estados Unidos, asignó entre 16 y 28 millones de dólares al estudio de las implicaciones sociales, pero gastó menos de la mitad de esa cantidad.

Evaluación de riesgos y preocupaciones sobre la nanotecnología

Varias organizaciones no gubernamentales están pidiendo mayores evaluaciones de riesgo o, en el caso del Grupo ETC de Canadá, una moratoria de investigación en nanotecnología. Ellos, y otros, incluyendo el Centro para la Nanotecnología Responsable, con sede en los Estados Unidos, han planteado preocupaciones sobre los siguientes aspectos de la nanotecnología:

La toxicidad del material a granel, como la plata sólida, no ayuda a predecir la toxicidad de las nanopartículas de ese mismo material.

  • Las nanopartículas tienen el potencial de permanecer y acumularse en el medio ambiente.
  • Podrían acumularse en la cadena alimenticia.
  • Podrían tener impactos imprevistos en la salud humana.
  • El público no ha participado suficientemente en los debates sobre las aplicaciones, los usos y la reglamentación de la nanotecnología.
  • ‘Grey goo’: Pequeños robots generados con nanotecnología podrían adquirir la capacidad de auto-replicarse.
  • Si los países ricos son los principales impulsores del desarrollo de la nanotecnología, las aplicaciones que benefician a las naciones en desarrollo quedarán al margen.
  • A menos que se tomen medidas rápidas, la investigación en nanotecnología podría progresar más rápido de lo que se pueden establecer sistemas para regular sus aplicaciones y sus usos.

Lo que el Grupo ETC dice sobre la nanotecnología

Aunque algunas de estas preocupaciones, principalmente la teoría de la «sustancia viscosa gris», han sido ampliamente desacreditadas por los investigadores en este campo, la mayoría siguen siendo prioritarias en la agenda de los activistas. El Grupo ETC ha exigido una moratoria de la ONU sobre todas las aplicaciones de la nanotecnología que puedan entrar en contacto con el cuerpo humano. El Grupo ETC también ha expresado su preocupación de que el control de la investigación y el desarrollo de la nanotecnología pueda permanecer firmemente en manos de las naciones industrializadas. El resultado sería un sesgo hacia el desarrollo de aplicaciones que beneficien a los países ricos pero que descuiden las necesidades de los pobres.

Mirando la nanotecnología desde el punto de vista de los países en desarrollo

«Ya se está produciendo una importante actividad nanotecnológica en los países en desarrollo», escribe el grupo de tareas del Proyecto del Milenio de las Naciones Unidas sobre ciencia, tecnología e innovación en su informe de 2005. «Esta actividad puede descarrilar por un debate que no tiene en cuenta la perspectiva de los países en desarrollo». Los autores advierten entonces que esta actividad podría arruinarse si los debates públicos y de políticas no tienen en cuenta la perspectiva de los países en desarrollo. En el momento de redactar el presente informe, se estaba llevando a cabo un diálogo mundial de las partes interesadas para determinar las posibles repercusiones de la nanotecnología en esos países (véase ¿Puede la ciencia diminuta aportar grandes soluciones a los pobres del mundo?)

Nanoingeniería – Ingeniería a escala molecular

Los avances en la nanotecnología se han basado en los avances en la microscopía. Además de permitir que las moléculas se visualicen, el Microscopio de Túnel de Escaneo (patentado en 1982) permitió a los investigadores manipularlas recogiendo y moviendo átomos individuales. Esta es la esencia de la «bottom up» o nanotecnología molecular – la noción de que las estructuras moleculares pueden ser construidas átomo por átomo.

La visión de la producción controlada a nivel molecular a través de «ensambladores» auto-replicantes

Algunos afirman que la nanotecnología podría conducir en última instancia a la miniaturización de la producción controlada a nivel molecular de manera muy similar a lo que ocurre en las células humanas cuando, por ejemplo, las enzimas rompen y reorganizan los enlaces que mantienen unidas a las moléculas. La visión es la de «ensambladores» potencialmente autorreplicantes – minúsculos dispositivos que funcionan al unísono como versiones en miniatura de las líneas de montaje de las fábricas – para producir «nanomateriales», nuevos productos que revolucionarán la construcción, la medicina, la exploración del espacio y la informática.

El cinturón de nanotransporte, los «robots de ADN» y las estructuras moleculares giratorias

La teoría está muy adelantada a las realidades actuales y mientras algunos advierten que los «nanobots» autorreplicantes suponen una inmensa amenaza para la humanidad, otros desestiman la idea como imposible. Sin embargo, la reciente producción de una cinta transportadora de nanotecnología que mueve corrientes de partículas en lugar de partículas individuales a lo largo de un nanotubo representa un gran avance, al igual que el desarrollo de un «robot de ADN» de diez nanómetros de largo capaz de «caminar» por un pavimento también hecho de ADN. Otros avances significativos son el descubrimiento de estructuras moleculares giratorias, que anuncian la posibilidad de generación de energía y de movimiento controlable a nivel molecular.

Producción de arriba abajo

En el enfoque «de arriba a abajo», que aún domina el campo, las piezas de material se mecanizan y se graban en estructuras a nanoescala.

¿A dónde va la nanotecnología?

Hay puntos brillantes y oscuros en el futuro de la nanotecnología. Por un lado, se espera que el sector crezca a nivel mundial, impulsado por los avances tecnológicos, el aumento del apoyo gubernamental, el incremento de la inversión privada y la creciente demanda de dispositivos más pequeños, por nombrar algunos. Sin embargo, los riesgos ambientales, de salud y de seguridad de la nanotecnología y las preocupaciones relacionadas con su comercialización podrían obstaculizar la expansión del mercado.

Estados Unidos, Brasil y Alemania liderarán la industria de la nanotecnología en 2024, con una importante presencia en los 15 principales países asiáticos como Japón, China, Corea del Sur, India, Taiwán y Malasia. El sector de la cosmética subirá posiciones robando el tercer lugar al sector biomédico en un ranking que será liderado por la electrónica y la energía, tal y como ocurre actualmente.

¿Cuáles son las incógnitas y qué otras preguntas se están haciendo?

¿Pero qué hay de las «incógnitas»? ¿Se exagera la nanotecnología? ¿Puede cumplir su promesa sin incluir normas sociales y de seguridad? ¿Son sus defensores realistas en sus afirmaciones sobre lo que la nanotecnología puede lograr? ¿O se trata de una tecnología desbocada destinada a causar estragos en la salud humana y el medio ambiente natural?

Avances de la Nanotecnología

Ahora que ya conoces todo lo que debes saber sobre la nanotecnología, revisa los avances mas importantes que se han hecho usando esta novedosa ciencia.

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