La Nanotecnologia y sus aplicaciones Jairo Ferrero Sanchis

ÍNDICE 1.-¿EN QUE CONSISTE LA NANOTECNOLOGIA?......Diapositiva 3            1.1 ¿Cuáles son sus objetivos?.............................................Diapositiva 4          1.2 Inversion mundial en la Nanotecnologia..........................Diapositiva 5-6          1.3 ¿Qué campos científicos incluyen la Nanotecnologia?.Diapositiva 7-8    2.-APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGIA...............Diapositiva 9         2.1 Aplicaciones existentes................................................Diapositiva 10-17         2.2 Futuras aplicaciones.....................................................Diapositiva 18   3.- CONCLUSIÓN.........................................................Diapositiva 19 4.-BIBLIOGRAFIA......................................................Diapositiva 20 5.- Videos Complementarios......................................Diapositiva 21

1. ¿EN QUE CONSISTE LA NANOTECNOLOGIA? 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.

1.1 ¿Cuáles son sus objetivos? 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 nanotecnología tiene tres objetivos fundamentales, los cuales son: 1. Colocar cada átomo en el lugar adecuado. 2. Conseguir que casi cualquier estructura sea consistente con las leyes de la física y la química que podemos especificar y describir a nivel atómico.  3. Lograr que los costes de fabricación no excedan, ampliamente, el coste de las materias primeras y la energía empleadas en el proceso.

1.2 Inversion mundial en la Nanotecnologia Como muchas veces se ha dicho, esta nueva ciencia, esta teniendo cada vez mas poder adquisitivo en cada uno de los países del mundo. Cada uno de ellos invierte millones de dólares en adquirir y poseer esta poderosa ciencia. Un informe publicado por Lux Research informó que para el 2004 hubo una inversión de 8.6 billones de dólares. De estas inversiones, el sector público habrá aportado $4.6 billones de dólares. Estos $4.6 billones de fondos públicos destinados a la nanotecnología se reparten por regiones en el mundo de la siguiente forma: Estados Unidos – $1.6 billones (35%) Asia – $1.6 billones (35%) Europa – $1.3 billones (28%) El resto del mundo – $133 millones (2%)

1.2 Inversion mundial en la Nanotecnologia Por otra parte, el sector privado gastará unos $3.8 billones de dólares en investigación y desarrollo de nanotecnología durante 2004. Dicho gasto se reparte por regiones así: Empresas norteamericanas – $1.7 billones (46%) Empresas asiáticas – $1.4 billones (36%) Empresas europeas – $650 millones (17%) Empresas de otras regiones – $40 millones (menos del 1%)"  Realmente algo asombroso, y se espera aun mas inversiones y estrategias vinculadas a la nanotecnologia. Indudablemente esta será y esta siendo una de la ciencias revolucionarias en el mundo y donde la humanidad dará grandes saltos hacia nuevas formas de vida y mucho mas.

1.3 ¿Qué campos científicos incluyen la Nanotecnologia?   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.

1.3 ¿Qué campos científicos incluyen la Nanotecnologia? 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

2. APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGIA La nanotecnología y sus aplicaciones están cada vez más presentes en nuestra vida cotidiana, aunque hasta hace poco tiempo se consideraban ciencia ficción. La medicina, la ingeniería, la informática, la mecánica, la física o la química son sólo algunas de las disciplinas que ya se están beneficiando o pronto lo harán de las posibilidades que ofrece la nanotecnología. La Nanotecnologia tiene infinitas aplicaciones, no obstante a continuación haremos una síntesi de las más importantes.  

2.1 Aplicaciones existentes   Nanotecnología aplicada en el agua  El agua de uso doméstico se puede tratar y reciclar. Si se adoptasen estos pasos se podría reducir el consumo del agua por al menos de 50% y, probablemente, hasta por un 90%. Enfermedades relacionadas con el agua suponen la causa de la muerte de miles, tal vez decenas de miles de niños cada día. Todo esto se podría prevenir con tecnología básica.  La nanotecnología molecular puede ofrecer oportunidades similares en muchos otros ámbitos.Tecnologías de tratamiento eléctrico mecánicos sencillas y fiables pueden recuperar agua contaminada para uso del sector agrícola o incluso para el uso doméstico.Filtros físicos con poros de una escala nanométrica pueden eliminar el 100% de bacterías, virus y hasta prions. Una tecnología de separación eléctrica que atrae a los inoes a láminas supercapacitor pueden eliminar sales y metales pesados. La capacidad de reciclar el agua de cualquier fuente para cualquier uso podría ahorrar enormes cantidades de agua y permitir el uso de recursos de agua hasta ahora no aprovechables. Esto también podría eliminar muchos tipos de contaminación.   

2.1 Aplicaciones existentes Nanotecnología aplicada en la energía solar   En la actualidad, la mayor fuente de energía se deriva de la quema de carburantes que contienen carbón. Este proceso suele ser poco eficiente, no renovable y además conlleva efectos secundarios nocivos para el medio ambiente. La energía solar supondría una alternativa factible de energía en muchas zonas del mundo si el coste de su producción y los terrenos necesarios para generarla fuesen suficientemente económicos y los sistemas de almacenamiento suficientemente eficaces. La generación de la electricidad solar depende de la conversión fotovoltaica o de la concentración de luz solar directa. La conversión fotovoltaica funciona, en días nublados, con una eficacia menor, mientras que el sistema de concentración de luz solar directa se puede lograr sin semiconductores. En ambos casos, no se requiere mucho material, y los diseños mecánicos pueden ser sencillos y relativamente fáciles de mantener. Siguiendo la tendencia que se potenció con la ingeniería genética, de control corporativo desde la semilla hasta el producto en el supermercado, la agricultura nanotecnológica controlaría incluso los átomos que componen esos productos.

2.1 Aplicaciones existentes Nanotecnología aplicada a dispositivos nanoinformáticos Usando nanotubos semiconductores, investigadores de varias empresas y laboratorios han desarrollado circuitos de computación de funcionamiento lógico y transistores, las puertas electrónicas lógicas de que están compuestos los chips incrementando su velocidad, disminuyendo el consumo y aumentando las prestaciones. El desarrollo de nanotransistores como las nanomemorias pueden ser cruciales para absorber las crecientes e inmensas capacidades de procesamiento y memoria que demandan los desarrollos multimedia, más aún cuando se observa que de acá a máximo diez años la tecnología actual de semiconductores habrá agotado sus posibilidades de crecimiento. Usando nanotubos semiconductores, investigadores de varias empresas y laboratorios han desarrollado circuitos de computación de funcionamiento lógico y transistores, las puertas electrónicas lógicas de que están compuestos los chips. En agosto de 2004, en lo que es considerado un paso fundamental hacia la computadora molecular, una compañía de sistemas de alta tecnología mostró el primer circuito de ordenamiento lógico formado por nanotubos de carbono. Las computadoras moleculares basadas en estos circuitos tienen el potencial de ser mucho más pequeñas y rápidas que la actuales, además de consumir una cantidad considerablemente menor de energia. En cuanto a los transistores, un transistor a escala molecular tiene la misma capacidad que el clásico transistor de silicio. Para el 2007 se espera estar fabricando chips conteniendo mil millones de estos transistores, lo que le permitiría llegar a una velocidad de 20 Ghz con la energía de un voltio.

2.1 Aplicaciones existentes Nanotecnología aplicada a la agricultura   Siguiendo la tendencia que se potenció con la ingeniería genética, de control corporativo desde la semilla hasta el producto en el supermercado, la agricultura nanotecnológica controlaría incluso los átomos que componen esos productos. Todas las corporaciones que dominan el negocio mundial de los transgénicos están invirtiendo en nanotecnología. 

2.1 Aplicaciones existentes Nanotecnología aplicada a la Medicina   La técnica desarrollada por este equipo consiste en introducir en la sangre nanotubos (redes de átomos de carbono dispuestos de forma tubular) de platino que son 100 veces más delgados que un cabello humano. Estos nanotubos pueden viajar por los vasos sanguíneos más pequeños del cuerpo hasta llegar a cualquier parte del cerebro sin por ello afectar al flujo normal de la sangre o a los intercambios gaseosos. Aunque desde hace tiempo se emplean las arterias para introducir catéteres (sondas), en la actualidad se pretende utilizar un paquete de nanotubos para intervenir en el cerebro. Cada uno de estos nanotubos se utilizaría para medir la actividad eléctrica de una célula nerviosa, lo que permitirá un conocimiento mucho más exhaustivo del funcionamiento del cerebro que el proporcionado por otras tecnologías, como la tomografía por emisión de positrones o la resonancia magnética nuclear.

2.1 Aplicaciones existentes Nanotecnologia en la Industria   1)Tejidos con superficie nanoestructurada repelentes a la suciedad y al agua Los tejidos con superficie nanoestructurada artificialmente ofrecen grandes prestaciones en relación a los convencionales a la hora de mantenerse limpios y secos. Debido a su estructura estos tejidos repelen tanto a la suciedad como al agua, de manera que una vez expuestos a ellas son fácilmente limpiables sin sufrir apenas degradación.

2.1 Aplicaciones existentes 2)Productos textiles antimicrobianos La plata ha sido historicamente utilizada para eliminar bacterias y evitar los efectos derivados de las mismas, ya sea la putrefacción de alimentos (conocido ya en la antigua Grecia), la infección de heridas o el olor proveniente de la sudoración. Mediante la introducción de nanoparticulas de plata en fibras ya sea sintéticas o naturales se consigue una potenciación de la actividad iónica gracias a la mayor cantidad de iones de plata que son liberados como consecuencia de la mayor área superfi cial expuesta. Como consecuencia se alcanza una mayor efi ciencia que mediante el uso de partículas de plata convencionales, ya que permite aumentar extraordinariamente el número de iones de plata liberados reduciendo a su vez el peso de plata necesario en las fi bras. El resultado es la obtención de rápidos efectos antimicrobianos o anti-olor que pueden ser utilizados en prendas de hospitales que requieran de una alta  esterilización o para la prevención de olor procedente  de la sudoración en ropa deportiva.

2.1 Aplicaciones existentes Nanotecnologia en la construcción  1)Modificación de pinturas y barnices con nanopartículas La aplicación de nanopartículas como aditivos en recubrimientos orgánicos es un campo muy prometedor con un gran potencial de desarrollo tecnológico. Estos aditivos en pequeñas proporciones mejoran de una manera signifi - cativa las propiedades finales de las pinturas y barnices. Estudios de laboratorio han demostrado que la adición de partículas de ZnO mejora sustancialmente el comportamiento frente a la radiación ultravioleta del recubrimiento, mientras que la adición de alúmina (Al2O3) y sílice (SiO2) mejora el comportamiento frente al rayado. Es sabido desde hace tiempo que la adición de partículaas duras mejora el comportamiento frente a la abrasión en un film de recubrimiento. Sin embargo, la adición de partículas con un tamaño de varias micras en diámetro, produce una disminución de otras propiedades importantes del recubrimiento como son la transparencia, el brillo y la fl exibilidad. Con la utilización de nanopartículas, que suelen estar funcionalizadas con polímeros del tipo polisiloxano que actúan como ligante con la matriz orgánica, se consiguen evitar los efectos indeseables producidos por las partículas de mayor tamaño sin que ello afecte a los efectos beneficiosos.

2.2 Futuras aplicaciones 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).

3.- CONCLUSIÓN La nanotecnología, una ciencia que parece haber salido de un libro de ciencia ficción, mostrándonos e ilustrándonos hechos impensables , que solo una mente futurista seria capaz de aceptar, pero esto se convierte en realidad, día a día hombres de ciencia dedican el máximo de su intelecto y tiempo para realizar estudios capaces de sorprender a cualquiera. Con el fin de sacar a la luz nuevos remedios para todo tipo de problemas.

4.-BIBLIOGRAFIA Esta presentación ha sido elaborada partiendo de la información de los siguientes sitios web; http://www.youtube.com http://es.wikipedia.org http://www.euroresidentes.com http://www.nanotecnologica.com/ http://www.oni.escuelas.edu.ar/