nanotecnología, mirando de cara al futuro

Envia tus archivos, resúmenes, monografías, etc.

Los procedimientos industriales que existen en la actualidad adolecen de ser demasiado rústicos en la escala microscópica. Inclusive, si nos remitimos a las técnicas más precisas de litografía, se trata de un método que permite mover los átomos tal como si intentáramos apilar cubos de azúcar con guantes de boxeo. Ante estas limitaciones, es interesante saber que la nanotecnología traerá consigo técnicas mas precisas a la hora de manipular los materiales a escala molecular y atómica.

Agregado: 10 de ABRIL de 2010 (Por Gustavo Poratti) | Palabras: 3803 | Votar |

1 voto

| Promedio: 10

| 1 comentario - Leerlo | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografías > Ciencia y tecnología >
Material educativo de Alipso relacionado con nanotecnología mirando cara futuro

Interacciones entre cuerpos caragados. Ley de Coulomb.: Ley de Coulomb. Principio de superposición.

"LOS ""HACKERS"", LOS FEDERALES Y EL FUTURO DEL COMERCIO ELECTRÓ: Todo acerca de los hackers, el crimen informatico.

Biografia y vida de Patricio de Azcárate: Breve Biografia de Patricio de Azcárate

Enlaces externos relacionados con nanotecnología mirando cara futuro

Autor: Gustavo Poratti (genioautor@gmail.com)

Nanotecnología

Los procedimientos industriales que existen en la actualidad adolecen de ser demasiado rústicos en la escala microscópica. Inclusive, si nos remitimos a las técnicas más precisas de litografía, se trata de un método que permite mover los átomos tal como si intentáramos apilar cubos de azúcar con guantes de boxeo.
Ante estas limitaciones, es interesante saber que la nanotecnología traerá consigo técnicas mas precisas a la hora de manipular los materiales a escala molecular y atómica. Paso a explicarles, partimos de la base que las diminutas maquinas nanotecnológicas serán capaces de ubicar los átomos en el lugar deseado, y no se trata de un dato menor si consideramos que gracias a esta exactitud se podrán crear objetos de gran precisión. Esta cualidad viene de maravillas cuando se requiere crear material de electrónica, como los procesadores de computadoras.
Otro aporte que nos ofrecerá la nanotecnología tiene que ver con la posibilidad de crear materiales especiales, tal es el caso de compuestos más livianos y resistentes como los nanotubos de carbono. Obviamente que esto incluye la creación de métodos industriales que permitan obtener esos materiales en grandes cantidades.
Como bien se ha visto, la nanotecnología es una ciencia que promete grandes avances; sin embargo, también debemos considerar que demandara muchas décadas de investigación previa. Me refiero al tiempo necesario para reunir una serie de técnicas y herramientas que permitan iniciar el gran cambio. Mi opinión se centra en que algún día el hombre habrá dilucidado las reglas básicas del mundo microscópico, además de forjar las herramientas para manipularlo. Para ese entonces, podríamos transitar por una nueva revolución industrial cuyas creaciones mejorarían la calidad de vida de los seres humanos. Nuevamente, debo decirles que estamos hablando del futuro lejano, y esto implica ir mas allá del siglo XXI.
Llegado a este punto es interesante indagar ¿En que sectores se aplicara la nanotecnología? El campo de aplicación de la nanotecnología es realmente muy variado. En este sentido, es bueno saber que será de utilidad en áreas tan diversas como la industria automotriz, química, cosmética, electrónica, medicina, energía, entre otras tantas aplicaciones que pasare a contarles a partir de ahora.

Materiales más resistentes con nanotubos de carbono

No pasara mucho tiempo para que la nanotecnología aporte materiales con características extraordinarias. Sin ir más lejos, ya nos ha concebido los nanotubos de carbono, que ciertamente son las fibras más resistentes que se conocen hasta el momento. Estamos hablando de una gran cualidad si consideramos que son hasta 100 veces más fuertes que el acero, y con un peso 6 veces menor.
Con estas propiedades, las fibras de carbono se han transformado en un material ideal cuando se requiere alivianar las carrocerías de los automóviles, además de aviones, y naves espaciales. Como podrá darse cuenta, se busca bajar el peso, lo que implica grandes ahorros de combustible. Tampoco debemos perder de vista que las fibras de carbono son ideales a la hora de crear chalecos antibala, raquetas de tenis, bicicletas de carrera, pernos dentales, y no solo eso, gracias a su dureza y liviandad ya se especula con la posibilidad de construir un ascensor espacial, el cual permitiría transportar materiales al espacio. Es interesante saber que esta idea es algo que viene desde los círculos teóricos del pasado, pero con la limitación de que en aquellos tiempos no era factible de llevar a la práctica, si pensamos que no existían materiales con las cualidades de las fibras de carbono. Por suerte, en el presente, estos materiales ya son una realidad, lo que implica hacer posible proyectos de este tipo.
Nuestra curiosidad natural por saber un poco más, nos lleva a preguntarnos ¿De donde se obtienen los nanotubos de carbono? Para darnos una idea de donde provienen, vale sugerir que el humo que se deposita en las paredes de los hornos suele formar nanotubos de carbono. Ahora bien, si se trata de producir estos nanotubos a escala industrial, suele emplearse un láser de alto poder que quema ciertas superficies y deja como residuo los nanotubos de carbono, aunque vale aclarar que también suelen emplearse otros métodos.
A estas alturas, es posible que algún lector sutil se pregunte ¿Como puede ser que los nanotubos de carbono formen parte de la nanotecnología si para producirlos no se emplean herramientas microscópicas? Ciertamente, para obtener los nanotubos se usa un método industrial como cualquiera de los tradicionales. Sin embargo, he aquí la cuestión, porque se trata de un material que ostenta cualidades microscópicas extraordinarias, y es precisamente por esta razón que lo catalogan dentro de la nanotecnología. Vale considerar que el mismo fenómeno se da con otras aplicaciones que buscan producir materiales especiales, tal es el caso de las pinturas que incorporan partículas para asumir cualidades muy ventajosas como la antihumedad.
En cuando a países, es interesante saber que para el año 2010, los mayores productores de nanotubos de carbono serán Corea del Sur, China, EEUU, y Japón. Obtén más información en WWW.FUTUROFUTURO.ES.TL

Producción de energía con más rendimiento

La nanotecnología también aportara materiales especiales que están pensados para optimizar el rendimiento energético. En este sentido, es bueno saber que los nanomateriales han ayudado a mejorar el rendimiento energético de los paneles solares, me refiero a esos paneles que generan energía eléctrica a partir de la luz solar.
Otro beneficio que ofrecerá la nanotecnología lo veremos plasmado en las pilas de combustible de los automóviles a hidrogeno. Para quienes no lo saben, la pila es un dispositivo en el que entra hidrogeno y oxigeno, y como resultado de la reacción química se obtiene energía eléctrica y vapor de agua. Pues bien, un planteo renovador que aporto la nanotecnología consiste en usar nanotubos de carbono en el interior de la pila, lo que permite mejorar el rendimiento energético.

Filtros muy finos y resistentes

La precisión que promete la nanotecnología también podría aportarnos delgadísimos filtros, los cuales serian de suma utilidad a la hora de purificar gases, o agua. En este tema, es interesante saber que ya se han creado filtros de agua capaces de filtrar hasta los virus biológicos, algo que seria de gran interés para las empresas dedicadas a potabilizar el agua que tomamos habitualmente.

Cosméticos con cualidades especiales

En cuanto a las cremas de protección solar, es interesante saber que la nanotecnología también ha realizado una buena contribución. En este tema, basta decirles que algunas cremas han sido mezcladas con nanopartículas, lo que les permite reflejar los rayos del Sol con suma eficacia.

Pinturas con excelentes cualidades

Las investigaciones nanotecnológicas también aspiran a crear una nueva generación de pinturas con cualidades especiales, particularmente me estoy refiriendo a la creación de pinturas con superficie antihumedad, antisuciedad, o antibacterias.
Pero, bien vale preguntarse ¿Cómo se lograrían estas cualidades? Para que esto sea posible, las pinturas se mezclaran con nanopartículas que les confieren propiedades especiales. Por ejemplo, si se trata de la pintura antihumedad, permitirá que el agua se deslice sobre la superficie sin mojarla. Estamos hablando de un fenómeno muy interesante ya que gracias a estas pinturas los automóviles podrían estar siempre secos, incluyendo los días de lluvia.
Otra contribución que aportara la nanotecnología esta relacionada con la pintura antibacterias. En este caso, se trata de una cualidad bastante ventajosa porque ayudaría a mejorar la higiene en hospitales, frigoríficos, baños públicos, y otros tantos lugares.

Saneamiento más efectivo del medioambiente

Otra buena noticia nos revela que la nanotecnología ayudara a sanear el medioambiente, y no se trata de un dato menor si consideramos que las cuestiones ambientales serán una prioridad en los tiempos futuros.
En este sentido, basta echar un vistazo a un aporte reciente de la nanotecnología que consiste en emplear partículas de hierro para neutralizar los contaminantes vertidos por las industrias. Este, y otros tantos avances, ya nos anticipan que la nanotecnología será una gran aliada cuando se trata de preservar mejor del medioambiente.

Nanomáquinas y nuevos métodos de producción industrial

En el mundo de lo infinitamente pequeño, la nanotecnología haría posible la manipulación de la materia. Estamos hablando de nanomáquinas que serán capaces de mover los átomos y moléculas para construir piezas de gran precisión. Otra ventaja de manipular la materia en esa escala es la posibilidad de diseñar materiales que serian ideales a la función que les toque desempeñar, bien podría ser el caso de materiales ultra-puros, o tan resistentes como el diamante.
Ahora bien, para hacer realidad estas promesas, la nanotecnología tendrá que idear herramientas nanométricas de gran precisión. El método consistiría en construir una generación de maquinas muy precisas, y a partir de allí se montara una nueva generación de maquinas aun mas pequeñas y exactas. Por supuesto que construir estas nanomaquinas será un proceso que demandara muchas décadas, pero a partir de entonces las industrias podrían valerse de diminutas líneas de montaje de producción en serie. Además, podrían emplear nanorobots que trabajan en forma autónoma para transportar y ensamblar las moléculas.
Partimos de la base que en el mundo microscópico se usarían nanomaquinas y nanorobots, muchos de los cuales tendrían la capacidad de replicarse, esto significa que podrán hacer copias de si mismos para de este modo crear ejércitos de nanomaquinas. Con estos métodos, la nanotecnología dejara de ser una laboriosa y lenta técnica de laboratorio, para convertirse en un nuevo y revolucionario método de producción industrial.
Queda claro que estas diminutas maquinas serán ejércitos que trabajan en un mundo microscópico al servicio del hombre. Nuevamente, debo decirles que estos progresos en la manipulación de la materia implican una complejidad técnica sin precedentes, de manera tal que llegarían luego del siglo XXI.
A estas alturas, surge la pregunta ¿Qué aspecto tendrían las nanoindustrias del futuro? Todo hace pensar que las nanofabricas serían edificios de reducidas dimensiones, si consideramos que se valdrían de nanomaquinas, nanorobots, además de materia prima, y computadoras. Lo anterior implica que no se requerirían de maquinas como las usadas en la actualidad, tal es el caso de los tornos, o plegadoras. Tengamos en cuenta que tampoco se requeriría de mano de obra humana.
Llegado a este punto, es valido aclarar que a escala nanométrica imperan otras reglas físico-químicas que son muy diferentes a las que conocemos en la escala de los objetos visibles. Por esta razón, cuando hago referencia a por ejemplo, los nanomotores, esto significa que no será un motor en miniatura basado en el funcionamiento de los motores eléctricos tradicionales. Por el contrario, el nanomotor, para poder cumplir su función en la nanoescala, se valdría de principios físicos y componentes completamente distintos. Lo mismo corre cuando me refiero a una nanomaquina, hay que tener en cuenta que no usara engranajes metálicos como los de la mecánica clásica. En el mundo microscópico imperan otras reglas de juego, y habrá que reinventar todo.
Como podrá deducir, estamos hablando de avances que demandaran una enorme complejidad técnica, y esto es algo que se traduce en largos tiempos de investigación. Es así como los ingenieros moleculares, junto a físicos y químicos, serán quienes investiguen todas estas cuestiones. Pero mas allá de los largos esfuerzos iniciales, no debemos perder de vista que la nanotecnología cuenta con un gran potencial, bien podría llevarnos a los albores de una nueva revolución industrial, algo que sin dudas contribuiría a mejorar la calidad de vida de los seres humanos.

Electrónica más poderosa y miniaturizada

Si nos detenemos a analizar como son los procesadores y memorias usadas en las computadoras, basta decir que se componen de millones de transistores. Esta miniaturización es posible porque hasta 2.000 de estos transistores entran en el diámetro de un cabello humano.
Paso a explicarles algunos detalles relacionados con su construcción: actualmente, los chips se fabrican mediante una técnica denominada fotolitografía, el cual es un método que se basa en exponer la superficie del chip a una luz ultravioleta para de este modo marcar dibujos en el. Ahora bien, la forma de los dibujos depende de una mascara o plantilla situada entre la luz y el chips a crear.
Como podemos imaginar, los chips tienden a la miniaturización de sus componentes, todo esto con el propósito de incorporar mas transistores. Es interesante saber que esta miniaturización trae aparejada otras ventajas, ya que los chips funcionan más rápido, consumen menos energía, y levantan menos temperatura, todo esto gracias al achicamiento de sus componentes.
En esta alocada carrera por la miniaturización, es interesante saber que la nanotecnología podría aportarnos métodos revolucionarios. Básicamente, permitiría la construcción átomo por átomo, lo que implica una miniaturización sin precedentes, además de aportar materiales de excelentes cualidades electrónicas, como las que ofrecen los nanotubos de carbono.
Estos, y otros avances, permitirán miniaturizar aun más la fabricación de chips. Por ejemplo, mediante las nuevas técnicas aportadas por la nanotecnología, podrían introducirse hasta 10.000 transistores en el espacio que actualmente ocupa un solo transistor de silicio. Comprenderá que estamos hablando de procesadores con una precisión de unos pocos átomos. No es poca cosa, si consideramos que estos progresos ayudarían a mejorar la funcionalidad de una amplia variedad dispositivos electrónicos que empleamos habitualmente, tal es el caso de las computadoras, o los teléfonos móviles. Para ser mas concreto, esto implica que serán mas rápidos, tendrán más memoria, sus dimensiones serán más reducidas, y consumirán menos energía. Como podemos apreciar, la nanotecnología aportaría un sinnúmero de ventajas.
Avanzando un escalón mas hacia el futuro, todo lleva a pensar que los procesadores de las computadoras dejarían de ser planos; esto es así porque las nuevas técnicas nanotecnológicas harían posible la construcción de procesadores cúbicos, es decir de tres dimensiones. ¿Qué ventajas aportaría esto? A primera vista, permitiría incrementar considerablemente el número de transistores, lo que se traduce en procesadores más poderosos. También haría posible el procesamiento paralelo, de manera tal que tendríamos a miles de procesadores trabajando simultáneamente.
Dejándome llevar por la imaginación de lo que es tecnológicamente posible, la nanotecnología podría aportarnos procesadores capaces de imitar el funcionamiento del cerebro humano, algo que seria posible mediante el diseño de procesadores tridimensionales creados con nanotubos de carbono. Es así como tendríamos procesadores capaces de imitar el funcionamiento neuronal del cerebro humano, pero, por ser electrónicos, podrían trabajar a velocidades asombrosas.
Tampoco debemos perder de vista que en algún momento comenzaran a desdibujarse las barreras entre lo artificial y lo biológico, que sin dudas ocurrirá cuando la nanotecnología y biotecnología adquieran un nivel de madures bastante elevado. Para ese entonces, el hombre estaría en condiciones de crear computadoras hibridas, que seria algo así como una conjunción de material biológico y electrónico. ¿Para que servirían las computadoras hibridas? Algunas de ellas estarían pensadas para interactuar con seres vivos, me refiero a computadoras diminutas capaces de desempeñar funciones de diagnostico medico con el propósito de detectar enfermedades dentro del cuerpo humano, también serian capaces de aplicar medicinas en forma inteligente, o inclusive reparar funciones dañadas, o mejor aun, servirían para mejorar ciertas capacidades del ser humano como bien podría ser la de darle al cerebro la posibilidad de conectarse a Internet a través de los pensamientos.

Sensores más pequeños y sensibles

El desarrollo de la nanotecnología también contribuirá a crear toda clase de sensores, en este caso estamos hablando de sentidos electrónicos que permitirán obtener información del medio que los rodea.
No debemos pasar por alto el mejoramiento de los sensores si consideramos que en los tiempos futuros serán utilizados en una amplia variedad de aspectos. Entre estas aplicaciones se encuentra la industria, el hogar, los automóviles, los electrodomésticos, la medicina, los robots, la vigilancia de las calles. En fin, queda claro que el mundo del futuro estará plagado de sensores, los cuales serán cada vez más sensibles y pequeños.
La miniaturización de los componentes electrónicos llegara a tal extremo que hasta podrá crearse polvo inteligente. En este aspecto, basta señalar que en los laboratorios de investigación ya se especula que podrán crearse sensores del tamaño de un grano de arena. Tengamos en cuenta que dentro de estas diminutas dimensiones habrá un procesador, una pequeña batería, sensores, y un diminuto panel solar para cargar la batería. Vale considerar que estos granos podrían viajar al ser movidos por el viento, al mismo tiempo tendrán la capacidad de comunicarse entre ellos en forma inalámbrica, lo que implica hacer llegar su información hasta una antena que se comunica con un centro de monitoreo lejano.
¿Qué utilidad podrían llegar a tener? El campo de aplicación del polvo inteligente es realmente amplio; por ejemplo, bien podría esparcirse en los cultivos agrícolas con el propósito de obtener información del suelo, de la misma manera ayudaría a conocer las condiciones del clima, además de detectar plagas de insectos. Otra aplicación de los sensores de polvo inteligente la veríamos cuando se trata de detectar sustancias químicas contaminantes o incendios forestales, de manera tal que se perfila como un gran aliado para la preservación del medioambiente.
En los campos de batalla, el polvo inteligente permitiría conocer los movimientos y armas desplazadas por el contrincante, también serian de utilidad en las zonas fronterizas cuando se requiere detectar movimientos ilegales de inmigrantes. Con tecnologías como estas, todo hace pensar que en el futuro estaremos bastante vigilados. Ahora bien, si nos remitimos al fascinante tema de las exploraciones interplanetarias, basta decir que permitirían obtener información del planeta a estudiar.
Pero hay mas sorpresas, si pensamos que los avances que traerá consigo la nanotecnología ayudaran a crear una nueva generación de sensores bio-electrónicos que serán capaces de interactuar con la vida misma para realizar evaluaciones. En este aspecto, me refiero a sensores pensados para efectuar desde análisis químicos de la sangre, hasta análisis ópticos del aliento, todo esto con el propósito de diagnosticar el estado de salud de las personas, lo que implica detectar cualquier tipo de enfermedad en una etapa muy temprana de su gestación. Tampoco debemos pasar por alto que habrá sensores pensados para evaluar la calidad del agua, o los alimentos, entre otras tantas posibilidades.

Aplicaciones medicas nunca antes vistas

Si nos remitimos al terreno de la medicina, la nanotecnología también haría grandes aportes, uno de ellos consistiría en la creación de microscópicos robots que se inyectan en el cuerpo humano para mejorar la salud.
Paso a explicarles, se trataría de miles de nanorobots que patrullan el torrente sanguíneo con el propósito de destapar las arterias obstruidas, además de destruir virus invasores. Pero la cosa no termina aquí, tengamos en cuenta que esos nanorobots también permitirían reparar el ADN de las células dañadas, lo que implica curar enfermedades como el cáncer, o revertir el proceso de envejecimiento que llevamos programado en nuestras células. Es así como podríamos alargar la vida en forma indefinida.
Nuestra curiosidad natural nos lleva a preguntarnos ¿Cómo se construirían estos nanorobots? Es valido aclarar que al mencionar el termino nanorobots, no necesariamente me estoy refiriendo a maquinas complejas, porque en muchos casos podría tratarse de mecanismos sencillos que asumen una buena dosis de ingenio, de manera tal que estarían creados a escala molecular con el propósito de cumplir alguna función en particular. Partimos de la base que el hombre los crearía en base a principios de la química, y física molecular. Pero además, estarían basados en mecanismos naturales que ya existen en la biología. Por ejemplo, podrían copiar el funcionamiento de los virus, bacterias, o células, ya que se trata de diminutas máquinas biológicas que han demostrado tener una eficacia asombrosa. Por lo tanto, muchos de estos nanorobots serían híbridos. Bien podrían ser considerados como una especie de nano-maquina-biológica, que incorpora algo de maquina, pero también mucho de biología.
En este sentido, tan solo echemos un vistazo al virus del Sida, el cual es capaz de cambiar el ADN de la célula para transformarla en una esclava que crea nuevos virus. Pues bien, copiando estas maldades de la naturaleza, el hombre podría crear una nano-maquina-virus-benigna cuya función sea reconstruir el ADN dañado de las células.
Otra de las utilidades que nos ofrecería la nanotecnología es el uso de nanomedicamentos que actúan en forma selectiva. En este aspecto estamos hablando de medicamentos que estarían fraccionados en pequeñas partículas recubiertas, las cuales tienen la propiedad de fijarse a las células afectadas, y por tanto, no se adhieren a las células sanas. ¿Las ventajas? Gracias a los nanomedicamentos selectivos se requerirán dosis muy pequeñas a la hora de curar las enfermedades, de manera tal que podrían evitarse los efectos colaterales que habitualmente ocasionan las medicinas tradicionales.

Nanorobots constructores

Avanzando otro escalón hacia el futuro, y esto implica ir mucho mas allá del siglo XXI, la nanotecnología podría ofrecernos aplicaciones increíbles. Paso a explicarles, supongamos que tenemos un maletín multiuso en cuyo interior se aloja un hormiguero de nanorobots constructores, los cuales permitirían crear en unos pocos minutos cualquier objeto deseado, y tengamos en cuenta que esto va desde una herramienta, hasta un automóvil.
¿Cómo funcionaria todo esto? Partimos del razonamiento que el maletín cuenta con una computadora incorporada que permite elegir el tipo de objeto que deseamos crear. A continuación, organiza y dirige a los nanorobots para que construyan el objeto especificado.
En este sentido, me gustaría darles un ejemplo mas concreto: supongamos que abrimos el maletín y especificamos que queremos construir un automóvil. A partir de entonces los nanorobots trasformarían un montón de grafito en un automóvil con cobertura de diamante. Pero tengamos en cuenta que el automóvil también podría llevar consigo su propio hormiguero de nanorobots, lo que implica la posibilidad de cambiar de forma. Por ejemplo, a medida que aceleramos, el automóvil se asemejaría cada vez mas a una aeronave, hasta llegado el momento de elevarse y volar.
Es curioso cuando uno se detiene a pensar que en aquellos remotos tiempos el automóvil ni siquiera necesitaría cargar combustible, ya que obtendría la energía a partir de la fusión o división nuclear de sus átomos. Por supuesto que tendrán que pasar muchos cientos de años, o tal vez milenios, para que estas tecnologías se hagan realidad. Para ese entonces, es posible que este libro sea un texto olvidado que acumula polvillo en una biblioteca que funciona como museo.
Ahora bien, si nos remitimos al tema de la robótica, el sentido común nos dice que podría valerse de nanorobots para de este modo ser multifuncional. Esto equivale a decir que el robot tendría la habilidad de cambiar de forma tal como si se tratase de una plastilina animada. Les cuento, tan solo imaginemos que el robot podría transformarse en varias computadoras, luego en mascota cibernética, a continuación en un par de aspiradoras. Como podemos deducir, la nanotecnología cuenta con un potencial que es realmente fascinante, pero también hay que tener en cuenta que demandara una complejidad como nunca antes se vio en la historia tecnológica.

Hasta aquí les hable de la temática de la nanotecnología, pero, si desean profundizar más sobre otros temas relacionados con el futuro social y tecnológico, les recomiendo dos libros: "El shock del siglo XXI" y "Los próximos 500 años", los cuales podrán bajar gratuitamente desde: WWW.FUTUROFUTURO.ES.TL

nanotecnología, mirando de cara al futuro

Votar

Comentarios de los usuarios

Boletín de Novedades

Acceso rápido