Imaginó alguna vez que existirían computadores que casi no gastan energía y trabajen miles de veces más rápido que los actuales? o minúsculos robots circulando por nuestra sangre, detectando y destruyendo células cancerígenas? ¿ o imaginó construir su casa con materiales más sólidos  que el acero pero 10 veces más livianos y baratos? o telas que jamás se ensucian ni destiñen? o…vehículos sin combustibles!!!  Si, es verdad, parece magia o ciencia ficción, pero todas estas “fantasías”, muy pronto podrían ser una realidad y transformar  radicalmente nuestras vidas. Pronto llegará la nanotecnología… Conózcala, que no lo tome por sorpresa.

Es imposible explicar que es nanotecnología sin tener que describir antes varios otros conceptos básicos. Podemos partir definiéndola como una tecnología multidisciplinaria capaz de fabricar cosas a partir de el ensamblaje individual de átomos y moléculas, dando como resultados nuevos materiales y aparatos altamente eficientes que en general no tendrán un tamaño mayor que un frijol y que en muchos casos, serán simplemente invisibles al ojo humano.
 
Esto aún le suena a ciencia ficción, cierto? Es importante entender que cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas (nano-escala), los elementos demuestran comportamientos y propiedades físicas y químicas totalmente nuevas. La conducción eléctrica , el calor, la resistencia , la reactividad  y la elasticidad de los materiales se comportan de manera diferente a nivel atómico que los mismos elementos a mayor escala. Gracias a esto, los “nanocientíficos” pueden crear novedosos materiales y aparatos, de bajo costo y con propiedades únicas y distintas a las que ya conocemos. Esta  revolucionaria tecnología se extenderá a todas las áreas e influirá en casi todas las actividades del ser humano.

¿Nano?
Nano, es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto o un producto específico. Cuando vamos a estas medidas, nuestro cerebro se complica y le cuesta visualizarlas, pero… intentémoslo.
 Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro, es decir, un metro dividido… ¡¡¡1.000 millones de veces!!! Por ejemplo, un cabello humano tiene alrededor de 10.000 nanómetros de grosor. Un virus, entre 20 y 300 nanómetros. Las  células de nuestro cuerpo, entre 1.000 y 20.000 nanómetros.
Le cuesta imaginarse uno solo de esos nanos? No se preocupe, yo aún no lo logro.

A principios del siglo XX, los átomos aún eran algo teórico. Había pruebas muy fiables de su existencia, pero ¿cómo podía asegurarse si nadie los había visto jamás?
Hoy, no sólo pueden verse sino que se pueden mover, cambiar de sitio y construir cosas con ellos. «Una de las cosas que nos distingue de las anteriores generaciones es que hemos visto los átomos»,dice Karl K. Darrow en su libro “El Renacimiento de la Física”.

En las últimas dos décadas, se han desarrollado instrumentos electrónicos y atómicos  que sirven al investigador como ojos, manos y brazos para trabajar a escalas tan pequeñas.
Richard Feynman, premio Nóbel de Física en 1965, fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en un célebre discurso que dio en el Instituto Tecnológico de California en 1959 titulado “Al fondo hay espacio de sobra” (There's Plenty Room at the Bottom) en el cual expuso la posibilidad (teórica hasta ese momento), de manipular átomos y moléculas individualmente y fabricar productos en base a un reordenamiento planificado de estos, aprovechando “ese espacio vacío que hay entre los átomos”, como dijo Feynman.

Según José Vega, Director del Laboratorio de Nanotecnología del CENAT( Centro Nacional de Alta Tecnología) y uno de los expertos costarricenses en el tema, en menos de 5 años ya veremos variadas nanoaplicaciones en nuestras casas e industrias.

 “Para pasar a la fabricación masiva de nanocomponentes y nanosistemas, falta aún superar algunas barreras en el control de calidad y también pasarán algunos años en que la patentes tendrán una altísima influencia en los precios de los productos, aunque esto se debiese compensar con los bajos costos de fabricación” agrega.

En la actualidad, alrededor de 120 laboratorios en todo el mundo canalizan grandes cantidades de dinero para la investigación en nanotecnología. Unas 500 empresas tienen el término “nano” en su nombre,  aunque todavía hay pocos productos en el mercado. Todos los países desarrollados y algunos en vías de desarrollo ya destinan importantes recursos a la investigación en nanotecnología. Según un informe de Lux Research, los líderes globales en nanotecnología son Estados Unidos, Japón, Corea del Sur y Alemania, seguidos por Taiwán, Israel, y Singapur. Reino Unido, Francia, China, Canadá, Australia, Rusia, e India aparecen más atrás pero con altas proyecciones de alcanzar pronto a los lideres de esta acelerada carrera.

“Costa Rica va a la cabeza a nivel centroamericano, y en el país tanto el Lanotec como  algunas universidades, realizan investigaciones vanguardistas en la búsqueda de nuevas aplicaciones y de mecanismos de fabricación alternativos a los ya patentados” dice Vega.
Sin embargo, los recursos con los que cuentan las instituciones nacionales son también a escala manométrica y esto es una gran restricción y algo que frena las posibilidades de mejores logros. “Tenemos el capital intelectual necesario para grandes logros y si contásemos con mejor financiamiento podríamos avanzar a un ritmo acelerado y lograr mayor diversidad y eficiencia en las investigaciones ” agrega Vega.

Hoy, la Nanotecnología dejó de ser una promesa y ya es toda una realidad.
Pasarán algunos años para verla entrar de lleno en nuestras vidas, pero ya no cabe duda de que esto sucederá. Es difícil predecir sus alcances finales, pues con cada nuevo logro vendrán nuevas posibilidades y nuevas ideas.
Por ahora, “nano” es un termino desconocido para la gran mayoría (ya no para usted), pero le garantizo que cada vez lo escuchará con mayor frecuencia.
¡Bienvenido al futuro! La nanotecnología ya llega… y ahora usted queda oficialmente informado y listo para recibirla.

 

NANO ROBOTS
¿Cómo serán? ¿De qué estarán hechos? Según el investigador Robert Freitas, autor del libro “Nanomedicina”, el carbono será el principal elemento que constituirá los nanobots. Muchos otros componentes, como el hidrógeno, el azufre, el oxígeno, el nitrógeno o el silicio, se utilizarán con propósitos especiales, para fabricar los engranajes y otros componentes específicos del sistema. Puede que muchas de estas minúsculas máquinas estén formadas de ADN y que no tengan nada que ver con la idea que todo el mundo tiene de los robots.
¿Cómo será la terapia con nanobots? Un típico tratamiento, por ejemplo, para combatir virus y bacterias consistirá en una inyección de nanobots suspendidos en un fluido. La típica dosis terapéutica podría incluir entre uno y 100 trillones de nanobots. «Estas máquinas harán exactamente lo que el médico les diga que hagan. El único cambio que se verá en el paciente, es que se recuperará rápidamente», escribe Freitas.
Fuente: world-medicinenews.com

Algunos nano-avances que ya son una realidad
Televisores hiperrealistas: Científicos del Cullen College of Engineering, USA, desarrollaron el sistema FED, un nuevo tipo de pantalla de nanotubos de carbono, los emisores de luz más eficientes, para crear imágenes con una mejor resolución que las LCD y varias veces más delgada y liviana. Le llaman "Nanopantografía" y llegaría al mercado en el 2011.
Fuente: University of Houston.

Tan duro como un diamante.  En la Universidad de Beirut, han creado un material sin carbono cuya dureza es casi igual a la del diamante, aunque es mucho más resistente a las fracturas y al desgaste, además es súperabrasivo y es más resistente a las altas temperaturas, (hasta 1376 ºC, es decir, 700ºC más que el diamante).
Fuente: Novaciencia, septiembre 2007.

Fotosíntesis artificial y económica: En la Univ. de Kyoto desarrollaron un nanomaterial con el que se podrá fabricar, a muy bajo costo, dispositivos que recrean el proceso de la fotosíntesis (absorber dióxido de carbono liberando oxigeno), con una eficiencia 300 veces mayor que los árboles y que serán utilizados para reducir las emisiones, instalados directamente en las fuentes de contaminación, como coches o fábricas. Fuente: National Geographic Society Bulletin

Una solución vital: Con filtros hechos con nanotubos de carbono, será posible desalinizar agua de mar, dejándola lista para el consumo en un solo paso. Se trata un sistema ligero, barato y muy eficiente. Manipulando las polaridades (cargas eléctricas de el agua y los tubos), estos absorben y filtran el agua, entrando por cada poro solo 6 moléculas de H2O al mismo tiempo y dejando afuera todo lo demás, como minerales, bacterias o toxinas. Fuente: Revista Nano Letters

Papel que no se quema y se reutiliza infinitas veces: Un equipo de la Univ. de Arkansas ha logrado crear un papel que resiste temperaturas de hasta 700ºC, puede doblarse sin que se marque y puede ser borrado y reutilizado infinitas veces. Además es biodegradable, no tóxico y muy barato. Está formado por cables manométricos de Dióxido de Titanio súper elásticos y su producción masiva empezaría en el 2009. Fuente: BBC News

Supergel contra hemorragias: Se trata de un gel biodegradable formado por péptidos y nanofibras, capaz de parar grandes hemorragias en solo 15 segundos. Ya ha sido probado con éxito en animales y esta en proceso de ser aprobado su uso en humanos.
Fuente: Instituto Tecnológico de Massachusets.

Nanoaplicaciones
Generación, almacenamiento y conversión de energías: Podremos optimizar el consumo, aprovechar mejor la energía solar y terminar con la dependencia de los hidrocarburos

Tratamiento de aguas: A bajísimo costo, purificando, desalinizando o incluso “perfeccionando” las cualidades de las aguas.

Diagnóstico y tratamiento de enfermedades: Nanobots circulando  por nuestra sangre, buscando los problemas  y reparándolos directamente.
 
Sistemas de administración de fármacos: Se podrá “instruir” a los fármacos a realizar tareas más complejas, trabajar solo sobre las células afectadas o hacer que el  medicamento se libere gradualmente durante todo el mes.
 
Soluciones a la contaminación ambiental: Todas las  industrias podrían ser libres de contaminación ambiental e incluso puede haber nanomáquinas que obtengan su energía “comiéndose”  la contaminación ya existente.

Construcción: Nuevos materiales (más livianos, sólidos y baratos), sumado anuevos equipos y técnicas.

Informática: Sistemas de almacenamiento ultra pequeños, mucho mayor velocidad y eficiencia en el procesamiento de datos y nuevos métodos de codificación.
 
Electrónica: Microminiaturización de componentes. “Hoy, los sistemas dependen de la microelectrónica. Hemos conseguido llegar a este punto en los últimos 20 años y  en la próxima década conseguiremos pasar de lo micro a lo nano”, dice el doctor Meyya Meyyappan, director de Proyecto para Nanotecnología de la NASA.


Fabricación molecular:  Las propiedades de los productos dependen de cómo sus átomos sean dispuestos. Así por ejemplo, si reubicamos los átomos del gráfito (compuesto principalmente por carbono, ) de la mina de un lápiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por silicio) y agregamos algunos elementos extras se pueden hacer chips de un computador.

Hasta hace muy poco, los métodos de fabricación a nivel molecular eran imperfectos. Eran tan buenos como si tratáramos de armar bloques de ladrillos con guantes de box en nuestras manos. Podíamos apilarlos unos con otros pero no podíamos colocarlos como realmente quisiéramos. La nanotecnología nos está permitiendo liberarnos de los guantes. Hoy, se puede colocar los ladrillos (átomos) como queramos, sin gran esfuerzo, de todas las maneras posibles y a un costo muy bajo.


Para más información:
- Engines of creation – Drexler K.E.(1986) New York: Doubleday.
- Nanomedicine, Volume IIA: Biocompatibility. 2003 .
- Nanotechnology Research and Perspectives – Crandall (1992) Cambridge: M.I.T. Press.
- El mercado global de la Nanotecnología, reporte de Markets Monitor co. (2007).