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.
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 Calthech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959, titulado “En el fondo hay espacio de sobra”.
Otras personas de esta área fueron Rosalind Franklin, James Dewey Wtson 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 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 el 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.
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.
Las empresas tradicionales podrán beneficiarse de la nanotecnología 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 nanotecnología 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 nanotecnología, se prevé que en 2014 sea del 15 % en el uso y la producción manufacturera.
La característica fundamental de nanotecnología es que constituye un ensamblaje interdisciplinar de varios campos de las ciencias naturales que están altamente especializados.
Por tanto, los físicos juegan un importante rol no sólo en la construcción del microscopio usado para investigar tales fenómenos sino también sobre todas las leyes de la mecánica cuántica.
Alcanzar la estructura del material deseado y las configuraciones de ciertos átomos hacen jugar a la química un papel importante.
En medicina, el desarrollo específico dirigido a nanopartículas promete ayuda al tratamiento de ciertas enfermedades.
Aquí, la ciencia ha alcanzado un punto en el que las fronteras que separan las diferentes disciplinas han empezado a diluirse, y es precisamente por esa razón por la que la nanotecnología también se refiere a ser una tecnología convergente.
Una posible lista de ciencias involucradas sería la siguiente:
• Química (Moleculares y computacional).
• Bioquímica.
• Biología Molecular.
• Física.
• Electrónica.
• Informática.
• Matemáticas.
• Medicina.
La nanotecnología avanzada, a veces también llamada fabricación molecular, es un término dado al concepto de ingeniería de nanosistemas (máquinas a escala nanométrica), operando a escala molecular. Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir de átomos. Las propiedades de estos productos dependen de cómo estén esos átomos dispuestos.
Según un informe de un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto, en Canadá, las quince aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología son:
• Almacenamiento, producción y conversión de energía.
• Armamento y sistemas de defensa.
• Producción agrícola.
• Tratamiento y remediación de aguas.
• Diagnóstico y cribaje de enfermedades.
• Sistemas de administración de fármacos.
• Procesamiento de alimentos.
• Remediación de la contaminación atmosférica.
• Construcción.
• Monitorización de la salud.
• Detección y control de plagas.
• Control de desnutrición en lugares pobres.
• Informática.
• Alimentos transgénicos.
• Cambios térmicos moleculares (nanotermología).
Nanotecnología aplicada al envasado de alimentos:
Una de las aplicaciones de la nanotecnología en el campo de envases para alimentación es la aplicación de materiales aditivados con nanoarcillas, que mejoren las propiedades mecánicas, térmicas, barrera a los gases, entre otras; de los materiales de envasado.
En el caso de mejora de la barrera a los gases, las nanoarcillas crean un recorrido tortuoso para la difusión de las moléculas gaseosas, lo cual permite conseguir una barrera similar con espesores inferiores, reduciendo así los costes asociados a los materiales.
Los procesos de incorporación de las nanopartículas se pueden realizar mediante extrusión o por recubrimiento, y los parámetros a controlar en el proceso de aditivación de los materiales son: la dispersión nanopartículas, la interacción de las nanopartículas con la matriz, las agregaciones que puedan tener lugar entre las nanopartículas y la cantidad de nanopartículas incorporada.
Realidad o ciencia ficción:
Sin embargo, a pesar de que se avanza continuamente en el diseño de nuevos medicamentos y técnicas con capacidad de manipular la materia átomo por átomo, no existen fechas precisas para que todos estos adelantos sean una realidad en la vida cotidiana de millones de personas, pues la ciencia, al igual que el arte, también tiene a la imaginación y la creatividad como motores.
Algunas de las investigaciones más recientes en la búsqueda de tratamientos alternativos contra el cáncer fueron difundidas por un grupo de investigadores estadunidenses.
En ellas se usaron nanopartículas de oro para el tratamiento del mal, lo que representa un gran logro para el combate contra esta enfermedad, a pesar de que puedan transcurrir varios años antes de su aplicación en seres humanos.
Actualmente, muchos productos generados por la nanotecnología han sido aplicados a la vida cotidiana de millones de personas, como el uso de materiales más livianos y resistentes, catalizadores con nanopartículas de platino en los vehículos para hacer más eficiente el consumo de combustible, hasta tecnología de punta en el desarrollo de proyectos espaciales.
La nanotecnología y el conocimiento de los procesos biológicos, químicos y físicos a nivel molecular, se convertirán en una de las revoluciones científicas más importantes para la humanidad, la cual debe ser difundida e incorporada en la sociedad con una amplia participación y apoyo por parte del Estado y la iniciativa privada.
La "excelente" calidad de las investigaciones desarrolladas por especialistas requiere de mayor impulso financiero que garantice el futuro de importantes proyectos y de un cambio en la cultura científica que permita que la mayoría de la población conozca el potencial de un nuevo campo científico que puede cambiar el futuro de la humanidad.
El principal reto será incorporar la nanotecnología como un nuevo campo multidisciplinario vinculado estrechamente a la sociedad, tanto por sus aplicaciones como por su potencialidad para resolver los problemas más urgentes, como el acceso a recursos energéticos, agua o alimentos.
A ello se suma la falta de interés de importantes sectores de la iniciativa privada que pueden participar en el desarrollo de una tecnología moderna y eficiente que repercutirá tanto en la calidad de vida de las personas como en el consumo de diversos artículos.
Sin un programa de divulgación que informe a la sociedad y al sector industrial de los avances que puede generar la nanotecnología, se agudizará el rezago científico en el que se ubican muchos de los países en desarrollo, a pesar de tener un cuerpo científico altamente capacitado, pero sin recursos ni difusión.
La Nanotecnología en México:
En México la nanotecnología también se ha ganado un espacio, existen alrededor de 250 especialstas interesados en el desarrollo de la nanociencia y nanotecnología.
Se han creado redes de investigación en las que participan insitituciones nacionales e internacionales.
Algunos de estos científicos han logrado desarrollar la tecnología nano, superando aun a premios nóbel, corroborando asi la importancia de la cienca en México, que aunque aun no logra el desarrollo óptimo, esta avanzando poco a poco, tratando de salir del rezafo tecnológico en el que México se encuentra situado.
El científico mexicano Humberto Terrones Maldonado, del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), creó una tecnología llamada nanoestructuras dopadas, nanotubos que son cien veces más resistentes y seis veces más ligeros que el acero.
Estas nanoestructuras dopadas tienen un elemento aparte del carbono, es el nitrógeno.
Se construyeron nanotubos con aleacones de metales y en cuya cavidad se introduce regularmente un gas, al ser dopados se ha podido introducir hierro, aleaciones de hierro y níquel, hierro y cobalto, lo que los hace mas resistentes, ser mejores conductores, de mayr resolución y con tendenca a calentarse menos.
EL estudio de los nanotubos inició con Harold Kroto, Premio Nóbel de Química 1996, del cual Terrones tomó algunos resultados para conseguir las nanoestrucucturas dopadas.
Actualmente el IPICYT trabaja con nanotubos de carbono (elemento esencial para la vida y presente en todos los seres vivos) para elaborar catalizadores, los cuales son muy importantes a escala mundial para la elaboración de diversos materiales.
Existen algunas de las redes de investigación que se han formado en México para el desarrollo de la nanociencia y nanotecnología.
México y la Unión Europea:
México y la Unión Europea firmaron un Acuerdo de Cooperación Científica y Tecnológica con el propósito de aumentar el beneficio económico y social de las partes.
El acuerdo firmado por el director general del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACYT), Jaime Parada; la representante permanente de Irlanda ante la UE, Anne Anderson, y el comisaro de investigación Philippe Busquin.
El objetivo de este acuerdo es estimular, desarrollar y facilitar las actividades de cooperación en áreas de investigación y desarrollo de nuevas tecnologías.
El acuerdo indica que los científicos mexicanos tendrán acceso a los centros de excelencia europeos y ver lo que se hace en Europa en los campos de biotecnología, nanotecnología, transporte, hidrógenos e investigación espacial.
Los temas prioritarios serán la salud, la agricultura, el desarrollo industrial, la información, entre otros.
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