NANOTECNOLOGÍA Y NANOMATERIALES La sociedad actual demanda continuamente nuevos materiales y productos para satisfacer y solucionar con mayor eficacia las necesidades y problemas que nos plantea el deseo de mejorar nuestra calidad de vida. Los nuevos materiales están permitiendo fabricar de otra manera los productos que ya tenemos, pero van mucho más allá: están abriendo las puertas de objetos y procesos de producción novedosos, más especializados, más respetuosos con el medio ambiente y, sobre todo, mucho más prácticos. Es, precisamente, en estos aspectos en los que la nanotecnología está en condiciones de proporcionar los avances más espectaculares y que aventuran una nueva revolución industrial (nano-revolución, según Heinrich Rohrer, premio Nobel de Física en 1986). La nanotecnología está basada en el desarrollo científico en torno a materiales, es una ciencia aplicada que se dirige al diseño, la fabricación,
la aplicación de
materiales y aparatos a escala nanométrica (1nm equivale a 10-9 m). Esta nueva ciencia debe, en gran medida, sus avances a la utilización de una novedosa y potentísima herramienta: el microscopio de barrido de efecto túnel (Gerd Binnig y Heinrich Rohrer), capaz de detectar los detalles de la superficie de un material a nivel atómico. Prácticamente, éste microscopio nos permite identificar los átomos, cogerlos y sustituirlos para fabricar nuevas sustancias e incluso piezas microscópicas que una vez ensambladas formen máquinas macroscópicas. La situación actual de la nanotecnología es muy complicada, por un lado, algunas aplicaciones ya se desarrollan industrialmente y se pueden utilizar de forma habitual, y por otro, el desarrollo de esta nueva tecnología todavía se encuentra dando los primeros pasos y se confía que en una década se producirá una explosión de desarrollo tecnológico difícil de prever ahora mismo. Los nanomateriales se pueden clasificar en cuatro grupos: Basados en el carbono. Entre los materiales (de nueva creación) que más se utilizan en la actualidad, destacan los compuestos de carbono y entre éstos la fibra de carbono, que sería la precursora de los nuevos nanomateriales derivados del carbono.
La fibra de carbono es un hilo largo y muy delgado, de unos 5.10 -5 m de diámetro, compuesto fundamentalmente por átomos de carbono unidos entre sí, formando cristales microscópicos que se sitúan unos sobre otros paralelos al eje de la fibra. Esta alineación de cristales hace que la fibra tenga una resistencia increíble para su tamaño. Varias fibras de carbono enrolladas se entrelazan para formar un tejido, luego e combina con resinas que hacen de pegamento y se moldea para obtener la forma deseada. Estos materiales se usan ya habitualmente como partes de los aviones y barcos, bicicletas, cañas de pescar, pértigas, coches de fórmula 1,… En la actualidad la fibra de carbono se obtiene a partir de alquitranes derivados del petróleo. La investigación sobre materiales basados en el carbono se centra hoy en día en dos estructuras basadas en la tercera forma alotrópica del carbono (las dos ya conocidas: grafito y diamante) constituida por los denominados fulerenos (estructuras de carbono en forma de jaulas cerradas) y nanotubos (estructuras de carbono en forma tubular, a veces con multicapas concéntricas) que auguran sorprendentes aplicaciones de estos compuestos.
Estructuras de diversos nanotubos de pared simple (a, b, c) y nanotubo de pared múltiple.
Pero ¿qué tienen los fulerenos y nanotubos de especial? Su forma singular (esférica o cilíndrica, respectivamente) les confiere unas propiedades mecánicas, electrónicas y fotofísicas excepcionales. Además de la resistencia a la tensión de los nanotubos, cien veces superior al acero, pueden presentar propiedades eléctricas metálicas, o bien comportarse como semiconductores y ya se han diseñado dispositivos
que actúan como fotodetectores de tamaño molecular y en las pantallas de teléfonos móviles. El fulereno C60 es una molécula constituida por 60 átomos de carbono con geometría esférica cuyo uso en la preparación de células solares de plástico representa una de las aplicaciones más realista. También se estudia su utilización en medicina, donde el fulereno iría cargado con la dosis de un medicamento, la bola se rompería al contactar con determinadas sustancias presentes en las proximidades de las células enfermas, liberando el medicamento contenido en su interior, permitiendo atacar “in situ” y de una forma más eficaz los agentes patógenos y evitando o paliando posibles afectaciones de células sanas.
Estructura del fulereno C60.
Basados en metales, son aquellos nanomateriales que incluyen puntos cuánticos, nanopartículas de oro y plata, y óxidos metálicos como el dióxido de titanio. Dendrímeros, estos nanomateriales tienen la característica de ser polímeros construidos a partir de unidades ramificadas. Compuestos, este tipo de nanomateriales, tienen la capacidad de combinar nanopartículas con otras similares o con materiales de mayor tamaño.
La utilización de estos materiales va a modificar muchos de nuestros hábitos y proporcionar soluciones nuevas a problemas antiguos como por ejemplo, utilizando catalizadores basados en zeolitas, minerales con poros inferiores a un nanómetro, para fragmentar grandes moléculas de hidrocarburos para fabricar gasolinas; obteniendo microchips con transistores más pequeños que permitirán menor consumo energético,
mayor velocidad de cálculo y mayor capacidad de almacenamiento de datos en estructuras cada vez más pequeñas; recubrimientos para mejorar la dureza y propiedades de cerámicas, filtros solares muy selectivos, implantes biomédicos; en la investigación biomédica y nuevas técnicas de diagnóstico, como los puntos cuánticos que permiten visualizar la migración de células cancerosas,… Conseguir mejores materiales supone un reto para los investigadores y un gran esfuerzo económico para las instituciones públicas y privadas que han de invertir sus recursos tanto en infraestructuras que favorezcan la investigación como en formar el personal con la cualificación adecuada para llevarla a cabo. La recompensa a este esfuerzo serán los previsibles beneficios sociales y económicos que generará la explotación a gran escala de todos los materiales y productos que, como ya comenté al principio de este artículo, configurarán la próxima “nano-revolución” industrial.
http;//www.videolever.com/view_video.php?viewkey=1059396431415e770c6d - 47k – http://www.zientzia.net/teknoskopioa/2004/nanotecnologia.html http://www.solociencia.com/quimica/07020903.htm http://www.diariovasco.com/20080418/al-dia-local/fulereno-superatomo-relevarasilicio-20080418.html http://www.cnnexpansion.com/manufactura/tendencias/nanomateriales-el-futuroautomotriz José Bañón Cercadillo