Nanotecnología: Descubriendo lo invisible

Por Ana María Andrada

La nanotecnología nos otorga las herramientas para experimentar con la más vasta caja de juguetes: los átomos y las moléculas. Todo está hecho a partir de ahí…La posibilidad de crear cosas nuevas parece ilimitada (Störmer, Premio Nobel de Física, 1998).Desde las nanomáquinas, los nanomateriales hasta los nuevos productos y aplicaciones, todo el fascinante mundo nano se nos abre en un texto de fácil comprensión. Nos adentramos en las increíbles propiedades de lo diminuto, donde las leyes de la física clásica dejan de gobernar.

Para ampliar la información sobre el libro "Nanotecnología" hemos creado un blog, donde podrá comunicarse con la autora y dejarle inquietudes.

• Idioma: Español
• Editorial: Editorial Maipue
• Fecha de lanzamiento: 30 abr 2017
• ISBN: 9789874413017

Ana María Andrada

Ana María Andrada. Computadora científica, posgraduada en Ingeniería de Sistemas (UBA). Especializada en Epistemología de las Ciencias (IDES). Se desempeña como profesora, investigadora y experta líder en el desarrollo de proyectos de modelización, divulgación y e-aprendizaje sobre temas de ciencia y tecnología, requeridos por corporaciones y organizaciones científico-tecnológicas de la Argentina, otros países de América Latina, Estados Unidos y Canadá. Ha realizado numerosas publicaciones en medios especializados y de difusión masiva, habiendo recibido destacados premios y distinciones a su labor académica y desempeño profesional.

Vista previa del libro

Nanotecnología

Descubriendo lo invisible

Ana María Andrada

Nanotecnología. Descubriendo lo invisible

Ana María Andrada

1ª. edición, abril de 2012

© 2012 Editorial Maipue

Tel/Fax: + 54 (011) 4458-0259

Zufriategui 1153 – Ituzaingó (1714)

Pcia. Buenos Aires – República Argentina

Contacto: [e-mail] / [e-mail]

www.maipue.com.ar

ISBN 978-987-4413-01-7

Pintura de tapa: Big Bang, de Carlos Bertani

Diseño de tapa: Disegnobrass

Diagramación: Taller del Sur

Corrección: Gabriela Pomi

Queda hecho el depósito que establece la Ley 11.723.

Libro de edición argentina.

No se permite la reproducción parcial o total, el almacenamiento, el alquiler, la transmisión o la transformación de este libro, en cualquier forma o por otro cualquier medio, sea electrónico o mecánico, mediante fotocopias, digitalización u otros métodos, sin el consentimiento previo y escrito del editor. Su infracción está penada por las leyes 11.723 y 25.446

Índice

Prólogo

Agradecimientos

Capítulo I

Ante todo, un factor de escala

Merodear el concepto

Una aproximación mayor

Inaugurar el término

Y ahora, una definición

Contexto conceptual: tecnologías convergentes

Nanotecnología: refinar el concepto

Contexto temporal: tras los pasos de la nanotecnología (1959-2011)

Y antes de Feynman, ¿qué?

Ampliar el espectro: otras fuentes, otras voces

Glosario

Capítulo II

Lo diminuto, una preocupación ancestral

Darle sentido al tamaño

Lo bio y lo nano, la Naturaleza tiene la palabra

Lo bio y lo nano. De Mendel a Mendeléiev

Mendeléiev y su tabla: elementos alineados

Cuando la materia cambia de escala

Herramientas para ver y manipular lo invisible

Pensar las formas impensables de la materia

La nueva tabla de Mendeléiev

Capítulo III

Las máquinas de la nanocreación: de Feynman a Drexler

Nanotecnología productiva: conceptos necesarios

Tecnologías vinculantes: MEMS/NEMS

Técnicas de fabricación top-down y bottom-up

Producción top-down, ¿cuál es el límite?

Producción bottom-up, ¿cuál es su potencial?

Estado de desarrollo y tendencias futuras

Caso I. Millipede, IBM y la exploración de la frontera de los materiales

Caso II. Intel, MEMS y la nanotecnología: un caso de éxito

Caso III. El INTI, pionero argentino

Nanomáquinas: más casos y ejemplos

Nanomáquinas y videojuegos

Plaga gris, ¿un temor obsoleto?

Cuando las nanomáquinas son noticia

Glosario

Capítulo IV

La nanotecnología como cadena de valor

¿Qué son los nanomateriales?

Nanomateriales con nanoescala en una dimensión

Nanomateriales con nanoescala en dos dimensiones

Haciendo prácticas las nanomáquinas de grafeno

Una nanopintura podría invisibilizar a los aviones ante los radares

El grafeno revela su personalidad magnética

El Big Mac de grafeno crea la próxima generación de chips

Vendiendo grafeno a toneladas

Nanotubos

Nanocables

Inesperado incremento de voltaje al agrupar nanocables en configuraciones específicas

Los nanocables microbianos permiten transportar electrones a larga distancia

Nanocables de oro para regenerar el tejido cardíaco

Los nanocables microbianos permiten transportar electrones a larga distancia

Nanofibras

Biopolímeros

Científicos andaluces patentan un plástico biodegradable a partir de la piel del tomate

Nanomateriales con nanoescala en tres dimensiones

Nanopartículas

Fabricación de nanopartículas

Fullerenos

Fullerenos quirales a la carta

Dendrímeros

Dendrímeros contra el SIDA

Puntos cuánticos

Base de datos de nanomateriales

Los materiales en 2011

Glosario

Capítulo V

Nanoproductos: un espacio innovador

Base de datos de productos de consumo, empresas y países

Más sobre los sectores estrella

Cremas solares y cosméticos

Lentes de contacto de colores

Cuando la moda es nano

Capítulo VI

La nanotecnología llegó para quedarse

El mapa mundial de la nanotecnología

Nanotecnología en la Argentina

Algunos agentes de control

El Principio Precautorio (PP)

El control del riesgo en acción

La carrera de las patentes

Patentes de nanotecnología en la Argentina

La nanotecnología en los medios y las redes sociales

Bibliografía

Prólogo

La nanotecnología explora y opera sobre el mundo de lo invisible. Alude a la visualización y manipulación de los átomos y las moléculas que componen la materia, utilizando dispositivos especialmente creados para tal fin. Desentraña múltiples funcionamientos de la Naturaleza, aprende de ella, la emula y, en muchos casos, la sintetiza, generando verdaderos espacios de diálogo productivo entre mundos naturales y artificiales.

Este es un libro cuyo objetivo es poner la nanotecnología en manos de la gente.

Para lograrlo, pensamos desde el principio que los lectores debían apoyarse en algunos saberes previos, una difícil tarea de la que debíamos hacernos cargo, si consideramos que los temas allí desarrollados involucran directamente a conceptos relacionados con algunas ciencias fácticas como la física, la química y la biología y otras, de naturaleza formal como la matemática y la computación científica.

¿Cómo enfocamos este desafío?

Explicando en paralelo, podríamos afirmar que, en dosis homeopáticas, suministramos los conceptos imprescindibles para comprender cada tema del libro, utilizando ejemplos, imágenes, infografías y videos, en una conversación posible con el contenido del DVD, que lo acompaña, con el blog en la Web (http://nanotecnologiaenmaipue.blogspot.com), creado para hacer del uso orientado de Internet un ámbito de actualización permanente, y con la cuenta de Facebook, para otorgar a los lectores un entorno de comunicación entre sí y con la autora.

Respecto de la organización del libro, los dos primeros capítulos se aventuran en el mundo de lo diminuto, desde la Antigüedad hasta nuestros días, y no sólo desde una perspectiva científica. También lo hacen desde los primeros saberes prequímicos, los descubrimientos de artesanos y artistas, así como las manifestaciones sobre el tema del cine y la literatura. Su abordaje es intuitivo, en un claro intento de asociarnos para emprender juntos la aventura de descubrir esos mundos invisibles. El tercer capítulo se hace cargo de los instrumentos para construir nanotecnología, con sus conceptos, técnicas, casos y ejemplos. El capítulo IV se ocupa exhaustivamente de los nanomateriales y sus campos de aplicación, que son numerosos y diversos. El penúltimo capítulo está centrado en los productos de consumo que usan nanotecnología para su desarrollo y utilización en la vida cotidiana: baterías, utensilios de cocina, heladeras, lavarropas, vehículos y valijas autolimpiantes.

Y el capítulo VI, el último, parte del hecho de que la nanotecnología alude no sólo a cambios profundos en la materia, sino que moviliza el modo de formular iniciativas, hacer ciencia, transformarla en productos y regular su uso. Fundamenta por qué la nanotecnología llegó para quedarse y traza el mapa nano del mundo y, especialmente, el de la Argentina, a nivel de inversiones, riesgos y patentes. Define, finalmente, criterios éticos de control en el contexto de los organismos de investigación, desarrollo e innovación de una actividad que se perfila como una nueva revolución industrial.

Para sintetizar mi sensación como autora al iniciar esta tarea y aceptar el desafío, me hago eco de ese momento en el que Albert Einstein, entrevistado por un periodista, mantuvo el siguiente diálogo:

"—¿Me puede usted explicar la Ley de la Relatividad?

Einstein repreguntó:

—¿Me puede usted explicar cómo se fríe un huevo?

El periodista lo miró extrañado y le espetó:

—Pues sí, sí que puedo.

Einstein agregó, entonces:

—Bueno, hágalo, pero imaginando que yo no sé lo que es un huevo, ni una sartén, ni el aceite, ni el fuego".

Agradecimientos

Las siguientes organizaciones y profesionales nos han otorgado permisos especiales para incluir en el libro y en el DVD, textos y materiales multimedia de su autoría. A todos ellos, muchas gracias.

• Dr. Kenneth Vecchio. Ingeniero aeroespacial y director del Departamento de Nanoingeniería. Universidad de California, San Diego. EE. UU.

• Francisco (Paco) Barranco. Fotógrafo. España.

• Lux Research. Technology Scouting. EE. UU.

• The Project on Emerging Nanotechnologies. EE. UU.

• Nanowerk. Nanotechnology and Nanoscience. EE. UU.

Capítulo I

Situar lo diminuto en el espacio-tiempo

Vitral de la Catedral de Notre Dame. París. Francia. © Francisco Barranco (España). Con permiso del autor

La nanotecnología nos otorga las herramientas para experimentar

con la más vasta caja de juguetes: los átomos y las moléculas.

Todo está hecho a partir de ahí…

La posibilidad de crear cosas nuevas parece ilimitada.

Horst Störmer

Premio Nobel de Física, 1998

Ante todo, un factor de escala

La nanotecnología no alude a un objeto de estudio sino a una escala de longitud. Más aún, se trata de un término que nombra al conjunto de tecnologías convergentes, es decir, que encuentran en la nanoescala su punto de encuentro.

Nano es un prefijo que significa mil millones. La unidad de medida que se usa en la nanotecnología es el nanómetro, que equivale a una milmillonésima parte de un metro y que nos sitúa en la visualización, y como veremos más adelante, manipulación de la materia a nivel atómico y molecular.

Un átomo es más pequeño que un nanómetro, pero una molécula puede ser mayor.

Un cabello humano mide alrededor de 80.000 nm.

Una dimensión de 100 nanómetros es importante para la nanotecnología porque bajo este límite se pueden observar nuevas propiedades en la materia, principalmente, debido a las leyes de la física cuántica.

Merodear el concepto

La mayoría de las cosas que vemos a nuestro alrededor –y nosotros mismos– están hechas de átomos. Yendo más allá, podemos afirmar que todo eso que nos rodea debe su carácter e identidad a la colocación geométrica de esos átomos. Así lo afirmaba Eric Drexler (EE. UU., 1955), uno de los padres de la nanotecnología, en su revelador libro La nanotecnología. El surgimiento de las máquinas de creación¹, publicado en 1986, en EE. UU.: Puestos en orden de una manera, los átomos componen aire, tierra, agua. Con otro diseño, los átomos forman unas fabulosas fresas frescas. Dispuestos de un modo, hacen hogares y aire fresco, dispuestos de otro, hacen ceniza y humo.

Tres años más tarde, dos físicos en los Laboratorios IBM de Almaden, California, EE. UU. (http://www.almaden.ibm.com/), utilizaron un microscopio de barrido de efecto túnel, que utilizaba un dispositivo capaz de arrastrar a los átomos individuales sobre una superficie, para organizar 35 átomos y lograr escribir el logo de la ya famosa marca IBM. Demostraron, de este modo, que colocar átomos en lugares predeterminados para armar cosas era una realidad.

Para darnos idea de lo pequeños que son los átomos, podemos pensar que el tamaño medio de un átomo es de una diezmillonésima de milímetro, lo cual significa que un millón de átomos en fila equivalen a la medida del grosor de un cabello humano.

Micrografía de un material producido a escala nano,en contraste con un cabello humano. Cortesía del Mazur Group.

Sigamos razonando juntos. Hablamos de los átomos y de un aspecto fundamental: su disposición geométrica en el espacio. ¿Qué nos falta para comprender cómo y por qué la materia se organiza de una manera y no de otra y de ahí las propiedades que la acompañarán? Nos falta la química. Una molécula es una unidad compuesta de átomos. Los átomos se disponen en configuraciones específicas que, precisamente, generan reacciones químicas que conducen a la unión.

La disposición tridimensional es el núcleo de las formas que existen en la Naturaleza. Si aprendemos a manipular la distribución atómica