Nanotecnologías - Los desafios del futuro

Por Marco Casella

Las nanotecnologías ya forman parte de nuestra vida. Son utilizadas en el sport, la comida, la electrónica, la producción de la energía, etc. Este libro quiere describir como las nanotecnologías pueden revolucionar el mundo del futuro.

• Idioma: Español
• Editorial: Marco Casella
• Fecha de lanzamiento: 1 oct 2015
• ISBN: 9788893156523

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Marco Casella

Nanotecnologías - Los desafios del futuro

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Indice

Introducción a las nanotecnologías

Las nanotecnologías en el medio ambiente

Las nanotecnologías en la energía

Las nanotecnologías en el sector agroalimentario

Las tecnologías en la electricidad

Las nanotecnologías en la electrónica

Las nanotecnologías en el deporte

Introducción a las nanotecnologías

Las nanotecnologías (del griego nanos, nano)son el ramo de la ciencia aplicada y de la tecnología que se ocupa del control, del planeamiento y de la realización de dispositivos y materiales a escala dimensional inferior al micrómetro, comprendido normalmente entre un y ciento nanómetros (un nanómetro es igual a un millonésimo de milímetro o un billonésimo de metro).

Para comprender mejor estas dimensiones, se puede hacer referencia a algunos ejemplos. En práctica, la relación entre un nanómetro y un metro corresponde aproximadamente a la relación de dimensión que existe entre el diámetro de una pelota de tenis y el de la Tierra.

Sin embargo, el mundo de las nanotecnologías no ofrece solo las ventajas de la reducción de las dimensiones, sino permite de obtener verdaderas mutaciones de las propiedas físicas, químicas, structurales, etc., intrínsecas en el pasaje de materiales en sus forma natural a la nanométrica (un aspecto fundamental del mundo nanotecnologico).

Por consiguiente, el comportamiento de los tipos de materia a nivel nanométrico puede ser muy distinto, y no siempre previsible, al del material en su dimensiones originales.

Por ejemplo, el or tiene el clásico color amarillo en su forma masiva, mientras cambia de color cuándo es sintetizado en forma de agregados de nanoparticulas y puesto en solución según sus dimensión y forma. Para hacer un otro ejemplo con dimensiones macroscópicas, la temperatura de fusión del hielo no cambia: un iceberg y un cubo de hielo funden a la misma temperatura. La situación es muy diferente en condiciones nanoscópicas: los nanocristales de selenio de cadmio funden a 700 grados Kelvin mientras los cristales macroscópicos a 1678 grados Kelvin.

La teoría de las nanopartículas puede ayudar a comprender estos fenómenos, donde un parámetro fundamental es la relación entre la área de las superficies y sus volumen. En los objectos macroscópicos (con una pequeña relación área/volumen), las propiedas físicas y químicas son determinadas esencialmente por la estryctura del sólido, mientras en los objectos más pequeños (con una elevada relación área/volumen) las características de la superficie son determinantes y influyen en las propiedas físicas y químicas.

Con las nanotecnologías, por tanto, cambia la relación entre las particulas internas y de superficie y, por consiguiente, se modifican las propiedas y características fundamentales del material. En igualdad de composición química, el sólido nanostructurado tiene mejores propiedades del solido con una estructura normal: los metales mejoran sus propiedades mecánicas, los materiales cerámicos sus tenacidad, los polímeros sus propiedades eléctricas, etc. La síntesis y el control de los materiales permiten de mejorar las propiedas structurales y funcionales.

Con las nanotecnologías, por tanto, nace una nueva serie de materiales y de dispositivos con propiedades insospechadas a nivel masivo que abre nuevas vías interesantes y considerables sustancialmente en todos los sectores de aplicación de la química, de los edificios, de la medicina, de la electrónica, etc.

La línea más interesante en el desarrollo de las NTs es quizás sus impacto potential en la industria manufacturera con la introducción de un nuevo concepto de montaje según el cual los productos se fabrican desde abajo, de los átomos y de las moléculas, creando objetos de toda forma y volumen. Si esta es todavia una inovación de un futuro lejano, también es cierto que no existe actualmente ninguna ley física que demuestre su imposibilidad. Los procesos biológicos cellulares representan un modelo guía a tal efecto.

Hoy, se pueden considerar las nanotecnologías una realidad desde diferentes puntos de vista y la ciencia es capaz de producir nanomateriales de maneras diferentes. La técnica más difundida es el « downsizing » que consiste en realizar un nanomaterial según un enfoque « top down » (de arriba abajo, por ejemplo grabando un microchip de silicio).

Al contrario, un ejemplo de enfoque « bottom up » (de abajo arriba) es representado por la síntesis de nanotubos de carbono por medio de técnicas como el depósito químico mediante vapor (CVD), utilizado por todos los fabricantes de chips. Las nanoparticulas pueden ser manipuladas singularmente mediante instrumentos speciales, como el microscopio de efecto túnel (STM) y de fuerza atómica (AFM) y sus versiones más recientes. Un otro método consiste en explotar la energía del DNA para crear un nanotransitor ensemblado, el fundamento de la electrónica.

De toda manera, construir materiales desplazando singulos átomos no conviene a la producción en serie porque requiere un proceso lento y complejo. Por tanto, algunos investigadores del sector bajo la dirección de