Auto-ensamblarse, el futuro de la nanotecnología

Tras participar en una conferencia en la universidad de Navarra (España), Harold Kroto (Premio Nobel de Química 1996) manifestó que la nanotecnología podría convertirse en el futuro en bases para la construcción de aviones tan ligeros y resistentes que en caso de que sufrieran un fallo en los motores pudieran planear y aterrizar automáticamente, o fabricar coches indeformables durante los accidentes.
El científico hizo referencia a que entre las múltiples aplicaciones de la nanotecnología existe una que promete servir como detonante de una nueva era de nanomateriales.
También dijo que en un futuro próximo debería ser posible hacer máquinas nanométricas que se introduzcan dentro del cuerpo humano para curarlo, pero antes deberían batirse algunas barreras, como el desconocimiento químico de la ciencia para comenzar a documentar los procedimientos durante el desarrollo de estas aplicaciones.
A Harold Kroto se le adjudicó oficialmente el descubrimiento de la nanopartícula de átomos de Carbono llamada Fullereno (Buckminsterfullerene), la cual como propiedad primaria desencadena un comportamiento de auto-ensamblaje por sí sola en el espacio. Por lo que pone en relieve la previsión  a mediano plazo para la nanotecnología en el desarrollo de nuevos sistemas a base de materiales auto-construibles.
Como esta idea es tratada como irreal para algunos sectores científicos, es totalmente posible. Se demuestra con la observación del auto-ensamblaje que ocurre frecuentemente en el cuerpo humano a partir de una célula primaria.

Nanotecnología en las armas

Muchos de los fondos destinados a la investigación en nanotecnología persiguen avances en armas para usos militares.
Tres grandes laboratorios norteamericanos pretende descubrir cómo manipular el flujo de energía dentro de las moléculas y entre ellas. Este campo se llama Nanoenergética y permite la fabricación de armas letales que tienen una fuerza detonante varias veces mayor que las bombas convencionales.
La fuerza de las arman pueden incrementarse añadiendo materiales que combinan nanometales con óxidos metálicos. La ventaja de utilizar nanometales es la velocidad con la que se puede sacar la energía. Las reacciones químicas de las nano-termitas son más rápidas, por lo que hacen que produzcan energía más rápidamente. Cómo las nano-termitas son capaces de incrementar las reacciones químicas mil veces, se produce una onda reactiva muy rápida.
Los investigadores de estos laboratorios, pueden manejar nanopolvos de aluminio con distintos tamaños de nanopartículas con el fin de variar el tipo de velocidad de fuerza, ya que el nanoaluminio tiene mayor actividad química porque tienen más átomos en la superficie que en la del aluminio convencional.
Con la nanotecnología molecular, las armas serían más potentes y las armas podrían autodirigirse. Estos materiales, al ser ligeros, tendrían un mejor rendimiento en la aviación. Además, son más difíciles de detectar por los radares. Los ordenadores integrados permitirían un control remoto sobre cualquier arma, y el manejo asistido permitiría una mejora en la robótica.
El problema de esta tecnología sería si estabilizaría o si desestabilizaría la situación de la sociedad internacional, ya que dicen que las armas nucleares han evitado grandes guerras.

Nanopartículas de plata que eliminan bacterias belignas

Hace unos años se ha descubierto que las nanopartículas de plata destruyen bacterias malignas, y gracias a este descubrimiento ya se han creado productos de consumo que destruyen que contienen este tipo de partículas.

Además, se ha descubierto que las nanopartículas de plata también destruyen a las bacterias belignas utilizadas para eliminar el amoníaco de los sistemas de tratamiento de aguas residuales.

Pero los efectos positivos de esta tecnología se pueden ver destruidos por los impactos negativos que causan sobre el medio ambiente, ya que éstas nanopartículas son tóxicas porque frenan la creación de este tipo de bacterias que sirven para tratar las aguas residuales.

Las nanopartículas de plata generan más sustancias químicas (especies reactivas del oxígeno) que producen formas más grandes de plata.

Nanopartículas en cremas solares

La aparición de pigmentos basados en nanopartículas, ha hecho posible el desarrollo de compuestos que absorben la radiación ultravioleta y que, a su vez, son transparentes, no tienen la mala apariencia antiestética de la capa blanca de las cremas convencionales.
En los compuestos inorgánicos, los electrones forman parte del conjunto del cristal, lo que hace que haya muchos y diferentes niveles de energía disponibles por los que los electrones pueden pasar excitándose mientras absorben diferentes radiaciones. Para cada material en concreto existe una longitud de onda característica en la que por encima de él, el material no puede absorber la luz, ya que esas longitudes de onda tienen menor energía que la banda prohibida del material y no puede hacer que los electrones se exciten. Por ello, los materiales inorgánico utilizados en estas cremas son el dióxido de titanio (con una banda prohibida de 3,2 eV.) y el óxido de zinc(con una banda prohibida de 3,37 eV.), ya que estos compuestos permiten absorber prácticamente toda la luz ultravioleta (cuyas longitudes de ondas están entre 15 y 380 nm.).
Mientras que las cremas habituales utilizan compuestos con tamaños superiores (superior a 200nm.) y reflejan toda luz del espectro visible (de 380 a 750nm.). Por ello, la nanotecnología a permitido que que las ondas sean menores y que la luz las atraviese y no sea visible al ojo humano.
Una ventaja más es la de que todas sus partículas encajan perfectamente y se ajustan unas a otras, permitiendo así, que se absorba fácilmente.
Tiene una gran desventaja, puede llevar a ser tóxico, ya que puede llegar a provocar cancer, enfermedades cardiovasculares, etc., debido a que las nanopartículas es el doble de tóxico para las células de nuestro cuerpo. Es por ello por lo que muchos países han prohibido su producción.

Vídeos del programa "REDES"

Propiedades físicas y químicas de las nanopartículas

Las nanopartículas tienen propiedades físicas y químicas. Las propiedades de las nanopartículas dependen de su forma, de su tamaño,de las características de la superficie (como el porcentaje de átomos en la superficie) y de su estructura interna. Estas propiedades pueden verse alteradas por la presencia de dichas sustancias químicas.

Las nanopartículas pueden agruparse o permanecer en estado libre, en función de las fuerzas de atracción o repulsión que intervengan entre ellas.

Las nanopartículas son un puente entre materiales a granel y estructuras atómicas o moleculares. 

Un material a granel debe de tener propiedades físicas constantes independientemente de su tamaño, pero en la nano-escala se observan propiedades dependientes de su tamaño. El porcentaje de átomos en la superficie de un material a granel es insignificante relacionándolo con el número de átomos en el grueso del material. Las propiedades de las partículas son las que dominan las contribuciones hechas por el pequeño grueso del material. La absorción de la radiación solar es mayor en materiales compuestos de nanopartículas que en peliculas delgadas de continuas hojas de material, es decir, cuanto menor sea el nº de partículas mayor será la absorción.

Otra propiedad dependiente del tamaño es el confinamiento cuántico en partículas de semiconductores, plasmon superficie resonancia en algunas partículas metálicas y Superparamagnetismo en materiales magnéticos. Materiales ferroeléctricos menores de 10 nm. puede cambiar su dirección de magnetización utilizando energía térmica, haciéndolos así inadecuados para el almacenamiento de memoria. Las suspensiones de nanopartículas son posibles desde la interacción de la superficie de la partícula con el disolvente, que es lo suficientemente fuerte como para superar las diferencias de densidad.


Las nanopartículas también a menudo poseen propiedades ópticas inesperadas como son lo suficientemente pequeños para limitar sus electrones y producir efectos cuánticos. Así, las nanopartículas de oro aparecen desde rojo profundo a negro en una solución. 

Nanotecnología contra el cáncer

Los investigadores estadounidenses están utilizando diminutas cápsulas de carbono con hierro para destruir tumores cancerosos mediante láseres. La técnica experimental que forma parte de la investigación se denomina "Terapia Térmica Inducida por Láser" (TTIL). Ésta técnica  utiliza nanopartículas de carbono que pueden absorber la energía de un láser y convertirla en calor. La adicción de las partículas de hierro son importantes ya que se pueden localizar exactamente la nanopartícula dentro del cuerpo. Estos avances nanotecnológicos en un futuro liberarán a los pacientes de los efectos secundarios de la radioterapia, quimioterapia o cirugía mayor.

La Nanotecnología En Los Alimentos

Esto va a permitir que disfrutemos de los alimentos más saludables, más resistentes y de mayor durabilidad. Como lo nuevo se ve con cierto escepticismo por ciertas razones, la Comisión Europea, junto a científicos, a barajado la posibilidad de regular las aplicaciones nanotecnológicas relacionadas con la alimentación, planteándose así cómo podría afectar estas nuevas aplicaciones a nuestro organismo y al medio ambiente. Por ello se decide dar rienda suelta a las investigaciones y aplicaciones siempre que se cumplas los puntos del código, ya que se a de velar por la salud humana y el medio ambiente.
La nanotecnología producirá grandes beneficios tanto a las industrias como al consumidor, así la mayoria de las investigaciones de este campo del sector alimentario están orientadas a mejorar la salud de los alimentos, pero eso no quiere decir nada ya que se intento lo mismo con los alimentos transgénicos y no se obtuvo, en su mayoría, buenos resultados.

Nanotecnología y Medio Ambiente

La nanotecnología permite fabricar materiales entre 1 y 100 nanómetros, lo que permite que las partículas puedan adquirir propiedades diferentes a las habituales.
La nanotecnología tiene sus ventajas frente al medio ambiente:

• La remediación(o "limpieza") de suelos y los tratamientos de aguas contaminadas mediante el uso de compuestos clorados e hidrocarburos poliaromáticos, y de un proceso propio para la fabricación de un material compuesto por nanodendritas metálicas.
•  El empleo potencial de nanopartículas magnéticas para eliminar sustancias capaces de afectar el sistema endócrino del ser humano o de otros animales.
• El uso de nanotubos de carbono y de otros materiales “nanoparticulados” como sensores de gases contaminantes.

Pero la nanotecnología también tiene sus riesgos para el medio ambiente que deben ser controlados. Por ello es importante instalar el debate antes de que los productos con nanotecnología se ofrezcan de manera masiva a los consumidores.
También se debería de tener precaución con la invasión de la nanotecnología.  La tecnología "nano" podría llegar a aplicarse a casi todas las ramas de la producción industrial: aviones, autos, ropa, calzado, televisores, espejos, teléfonos celulares, alimentos, drogas farmacéuticas, etcétera. Los científicos descubren cada día cómo diseñar nuevos materiales que al estar compuestos por minúsculos “ladrillos” adquieren nuevas propiedades.  hay varias medidas que deberían tomarse con respecto a la nanotecnología: priorizar las necesidades sociales; tener al principio de precaución como guía; mantener un posicionamiento estatal con respecto al proceso de patentes; mantener la transparencia pública y evaluar los riesgos en la salud y el ambiente.

Nanotecnología y Arquitectura

La nanotecnología nos permitirá constriur edificios con formas que aparentemente son imposibles y con materiales de unas características determinadas.
Las constructoras podrán construir edificios 5 veces más altos y que aguantes 5 veces más carga. Estos edificios contendrían paredes y suelos que cambian con la luz; e incluso habrán casa de 2 pisos que pueden ser transportadas a cualquier lugar.
A medida que se investigue más en la aplicación de la nanotecnología asistiremos al nacimiento de un nuevo concepto de arquitectura desconocido actualmente. Además la arquitectura tendrá que revisar suspresupuestos teóricos después de que muchos materiales de construcción sean desechados por obsoletos.
La construcción que se desarrolle en el siglo XXI dependerá de la capacidad que tengan los arquitectos, estudios de arquitectura y empresas en asimilar el nuevo paradigma que está creando la nanotecnología aplicada a la construcción.