Nanotecnología

Nacida de la combinación de las sílabas iniciales de las palabras francesas Velours (bucle) y Crochet (gancho), la historia del Velcro ® comienza en 1941 con un paseo campestre del ingeniero suizo George de Mestral, quien se dio cuenta de lo difícil que resultaba desenganchar las flores de cardo alpino de sus pantalones. Sorprendido por la tenacidad de aquellas flores, las separó de la ropa para observarlas en el microscopio. Descubrió entonces que las flores estaban rodeadas de una multitud de ganchitos que actuaban a modo de resistentes garfios y de esta forma se adherían a los tejidos. A continuación te mostramos el aspecto del Velcro real y visto a través de un microscopio electrónico de barrido.

Recientemente, investigadores del centro para la Micro y Nanotecnologías de la Universidad Técnica de Ilmenau (Alemania) han fabricado una estructura similar a un Velcro pero con silicio (Si). El material de partida es el llamado silicio negro, que se forma cuando se irradia el Si normal con un láser potente o un haz de iones. Se forma entonces una maraña de agujas de unas 20 micras de longitud y unos 400 nm de ancho. Al iluminar este material, la luz queda atrapada en la maraña de nano-agujas y no puede escapar, de ahí lo de negro. Pues bien, estos alemanes han descubierto que dos superficies cubiertas de este material se adhieren entre sí cuando se presionan una sobre otra. (more…)

    La aterosclerosis es una afección que consiste en la acumulación de depósitos adiposos y otras sustancias, en el revestimiento interno de las arterias, generando la formación de placas de ateroma. Estas placas son las principales responsables de la obstrucción del riego sanguíneo, lo que incrementa dramáticamente el riesgo de enfermedades cardio- y cerebrovasculares.

    Según las investigaciones de un grupo de científicos pertenecientes a diversos centros, entre los que se encuentran las universidades de Washington y Missouri, el uso de nanopartículas permite elevar la eficacia de aplicación del fármaco Fumagillin, utilizado para deshacer las placas causantes de la aterosclerosis. De este modo, mediante el empleo de nanopartículas se ha conseguido dirigir este fármaco a una localización exacta. Al adherir nanopartículas paramagnéticas al fármaco original, así como a los nuevos vasos sanguíneos que se desarrollan en las placas de ateroma, se consigue que las nanopartículas se concentren en el lugar deseado. Estas pequeñas partículas pueden visualizarse mediante resonancia magnética (MRI), lo que permite comprobar que el fármaco alcanza la localización deseada, así como realizar un seguimiento de la evolución del tratamiento. Al concentrar el fármaco en la región dañada, se consigue reducir la dosis del medicamento empleado hasta un valor 50000 veces menor. En dosis elevadas, el Fumagillin puede presentar serios efectos secundarios neurocognitivos, así como dañar el cerebro. Por lo tanto, mediante el uso de nanopartículas se ha conseguido reducir la dosis empleada, así como mejorar la eficacia de este fármaco. Este estudio podría ampliarse a otros fármacos que no han sido aprobados por requerir elevadas dosis que conllevan la aparición de importantes efectos secundarios.

A primera vista parece una estampa de la vida cotidiana…..Menos mal que los numeritos nos dan la clave de donde se esconderá la nanotecnología en un futuro (en algunos casos cercano…).

1 – Pantallas basadas en diodos emisores de luz orgánicos (OLED).
2 – Láminas fotovoltaicas que convierten luz en electricidad.
3 – Ventanas, a prueba de arañazos, autolimpiables con la luz ultravioleta.
4 – Tejidos con recubrimientos anti-mancha.
5 – Ropa “inteligente” sensible a la temperatura.
6 – Materiales basados en nanotubos de carbono; ligeros y muy resistentes.
7 – Prótesis de cadera fabricada con materiales biocompatibles.
8 – Pinturas resistentes y anti-corrosión basada en nanopartículas.
9 – Ventanas termocrómicas para regular la intensidad de la luz.
10 – Multicapas magnéticas para memorias compactas.
11 – Células de combustible para vehículos y dispositivos electrónicos.
12 – Implantes cocleares.

¿Os habéis preguntado alguna vez cuántos productos reales se pueden considerar nanotecnológicos?. La respuesta es que fecha de hoy existen en el mercado casi 360 productos nanotecnológicos. Para que un producto pueda estar incluido en nuestro inventario debe satisfacer tres condiciones: que cualquier consumidor lo pueda comprar en el mercado, que el fabricante u otra fuente lo identifique como “nano” y que tal identificación sea razonable. Una lista detallada de dichos productos la podéis encontrar aquí.
El siguiente gráfico muestra los productos agrupados por categorías. La que más contiene es la de Salud y Deporte, en la cual se incluyen cosméticos (58 productos), ropa (50), bronceadores (18), etc. Las pinturas se encuentran englobadas en la categoría de Hogar y los recubrimientos protectores en la de Productos Multifuncionales.

El segundo gráfico muestra el lugar de fabricación de los productos anteriores, 17 países en total. Los países englobados en Este de Asia son Taiwán, Japón, Corea y China. En Europa se incluyen Francia, Alemania, Reino Unido, Finlandia y Suecia. Otros países son Israel, México, Nueva Zelanda, Australia y Malasia.

Por último, el tercer gráfico muestra los materiales que con mayor frecuencia contienen los productos nanotecnológicos. La lista está encabezada por la plata, seguida del carbono y una amplia variedad de óxidos.

     La semana pasada concluyó la Cumbre Internacional sobre Cambio Climático celebrada en Nairobi, que nuevamente ha puesto de manifiesto el creciente esfuerzo que, con mayor o menor intensidad, se está llevando a cabo desde diferentes estamentos sociales y científicos con la intención de paliar los peligrosos efectos que conlleva el progresivo calentamiento global del planeta. La energía solar continúa siendo una de las alternativas más interesantes, en contraposición a las fuentes de energía contaminantes generadas a partir de combustibles fósiles.
 
     Indudablemente el uso de la nanotecnología ha conseguido optimizar la respuesta de los dispositivos empleados en la conversión de la energía solar en energía eléctrica. En los últimos años se han desarrollado células solares más eficientes, de menor tamaño y con reducidos costes de producción, que en un futuro próximo conseguirán sustituir a los actuales dispositivos basados en el silicio. El descubrimiento de las propiedades de conducción eléctrica de los polímeros orgánicos, ha permitido fabricar dispositivos fotovoltaicos orgánicos plásticos, extremadamente delgados y baratos, mediante un sencillo proceso de síntesis a gran escala. (more…)

Hace poco leía un artículo en Internet sobre los medios de comunicación que más noticias publicaban sobre nanotecnología en Estados Unidos (un día de estos lo comentaré). Se me ocurrió entonces efectuar dicha búsqueda en las ediciones digitales de los periódicos españoles. Me ha llevado bastante tiempo completarla, espero que os interese.

La primera estadística indica el número de noticias, publicadas en 2006, que contienen la palabra nanotecnología. Los periódicos digitales consultados, nacionales o de ámbito regional, son los más visitados en Internet según las últimos datos de la OJD (Oficina de Justificación de la Difusión), y en ese orden aparecen en el gráfico. Hay un par de ellos, El País y La Vanguardia, que causaron baja en el control de OJD en 2003, pero sin duda están entre los más visitados. El orden en el que los he situado en el gráfico corresponde a su tirada en relación al resto (algún criterio tenía que seguir……). La segunda estadística amplía la búsqueda a los últimos 5 años. Por desgracia, únicamente los buscadores de los periódicos señalados en el gráfico correspondiente permiten efectuar tal búsqueda. Nota para los observadores (suspicaces o no): La Razón no está incluida en la lista al ser el único periódico de entre los consultados que carece de un buscador propio de acceso gratuito … (sin comentarios).

A primera vista parece que, en los últimos años, el número de “noticias nanotecnológicas” concuerda con el ranking de visitas entre los periódicos de ámbito nacional, aunque en 2006 ABC duplica a El Mundo en este sentido. Mención destacadísima para el Diario de Navarra, que supera a todos los periódicos nacionales en 2006. Por cierto, La Voz de Galicia tampoco lo hace nada mal; en los últimos 5 años sólo es superada por El País. ¿Podría extraerse alguna conclusión “geográfica” de ésto?. ¿Hay más esfuerzo investigador en nanotecnología en el norte de nuestro país (en comparación con otras zonas), es un fenómeno a nivel autonómico o es simplemente casualidad?. Quizás de casualidad tenga poco y la prensa refleje en este caso una situación real. Podéis leer, por ejemplo, esta noticia en el caso de Navarra y esta otra en el de Galicia. En contraste, periódicos catalanes como La Vanguardia y El Periódico de Cataluña publican comparativamente pocas noticias sobre nanotecnología, a pesar de que en esta comunidad autónoma se ubican buenos centros de investigación relacionados con la nanociencia.

¿Cuál es vuestra opinión sobre estos datos?.

La profesora de un colegio inglés preguntó a sus alumnos si habían oído hablar de la nanotecnología. Una niña contestó rápidamente: “¡¡ yo sé mogollón de cosas sobre la nanotecnología !!”. La sorprendida maestra preguntó con aire socarrón: “¿ cómo es posible si tu padre es taxista ?”. Y la niña respondió orgullosa: “porque mi papá está en el Juicio, es miembro del Jurado y me lo cuenta todo”.
Hace cerca de un año se hizo público el “veredicto”. La “imputada”: la nanotecnología. El “caso”: el papel de la nanotecnología en nuestro futuro cercano y el rol que las partes implicadas (público, científicos, gobiernos, ONGs, industrias) deberían jugar. El “jurado”: el Nano-Jurado, 20 personas escogidas al azar que compartían un desconocimiento absoluto acerca de la nanotecnología. Los “instigadores”: Las universidades de Cambridge y Newcastle, el periódico “The Guardian” y Greenpeace.
Durante 5 semanas los miembros de este singular jurado escucharon las declaraciones de varios “testigos”, que expusieron sus diferentes visiones sobre la nanotecnología, sus aplicaciones y su problemática. Las conclusiones del Nanojurado, en forma de 20 propuestas que recibieron distintos grados de aceptación, las puedes encontrar aquí. Las cuatro más destacadas fueron las siguientes: (more…)

    En lo que ha supuesto una nueva colaboración entre nanotecnología y medicina, un grupo de científicos norteamericanos ha conseguido desarrollar un novedoso método de detección temprana del virus respiratorio sincitial (RSV).   

      Este virus es uno de los que afecta con mayor frecuencia a niños menores de 5 años, llegando a provocar diversas infecciones respiratorias e incluso neumonía. Los actuales métodos de detección del virus RSV se prolongan entre 2 y 6 días, lo que conlleva un retraso en el conveniente tratamiento de la enfermedad.
    Mediante la utilización de un sistema de puntos cuánticos, científicos de la Universidad de Vanderbilt han conseguido detectar el virus RSV en tan sólo unas horas. Este sencillo y eficaz método se fundamenta en las propiedades luminiscentes de los puntos cuánticos. El sistema de puntos cuánticos unidos a los anticuerpos correspondientes, se adhiere al virus RSV y a las células infectadas, permitiendo así su rápida identificación.
    Este nuevo sistema de detección basado en la nanotecnología, no sólo es más rápido que los anteriores métodos, sino que además es más sensible, permitiendo detectar el virus incluso en las primeras etapas de la infección, como así se explica en el artículo publicado en la revista Nanoletters. Esta ventaja posibilita la rápida identificación de los pacientes infectados, evitando así el contagio de este virus altamente infeccioso. Además, la detección temprana aumenta la efectividad de los medicamentos antivíricos, a la vez que reduce el uso indebido de antibióticos.
    En un futuro, este grupo de científicos pretende ampliar este método de detección, de modo que permita detectar de un modo simultáneo otros virus importantes.

Uno de los grandes atractivos del microscopio de efecto túnel (STM, Nobel de Física de 1986) es su capacidad de manipular átomos sobre una superficie. Esto genera grandes expectativas tecnológicas y hace del STM un instrumento con el cual crear un nano-laboratorio en el cual investigar nuevos fenómenos físicos o comprobar predicciones teóricas. Como alguno de vosotros me comentó que estaba interesado en el tema, me he decidido a dedicar un post al asunto.

La manipulación atómica requiere generalmente superficies extremadamente limpias y una gran estabilidad de la corriente que fluye entre punta y muestra. Así, las condiciones ideales para dicha manipulación son: ultra alto vacío (UHV) y temperaturas criogénicas (normalmente inferiores a 10 K). No obstante, existen también ejemplos de manipulación a temperatura ambiente. Los procesos de manipulación atómica que pueden inducirse mediante un STM incluyen:

• Manipulación lateral: translación de átomos o moléculas sobre la superficie. Empleando las fuerzas atractivas o repulsivas que se establecen entre la punta del STM y los átomos adsorbidos sobre la superficie podemos empujar o tirar de dichos átomos.
• Manipulación vertical: transferencia reversible de átomos o moléculas entre la superficie y la punta del STM (empleando excitación electrónica o vibracional). Un caso particular es la desorción, en la que se eliminan átomos de la superficie que pasan al ambiente en el que estemos trabajando (aire, vacío…).
• Disociación: rotura de los enlaces de una molécula situada en la superficie.
• Síntesis: formación de nuevos enlaces entre dos moléculas. (more…)
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Parece ser que la conexión mencionada en el post del Nobel de Química de 1996 entre algunos objetos astronómicos y los fullerenos ha llamado la atención de alguno de vosotros, por lo que me he decidido a comentarla un poco más en este nuevo post.

A comienzos de la década de 1970, dos nuevas ramas de la Química, la Química Astrofísica y la Química de Racimos o de Agregados (Cluster Chemistry), abrían el camino a nuevos descubrimientos con la ayuda de la Radioastronomía (las señales de radio generadas por las nubes interestelares pueden utilizarse para detectar moléculas). En la Universidad de Sussex, Harry Kroto y David Walton trabajaban por aquel entonces en la síntesis de largas cadenas de C terminadas en hidrógeno por un extremo y nitrógeno por el otro (como HC5N, HC7N y HC9N). Ambos se dieron cuenta de que los espectros de estas sustancias coincidían con algunos picos de emisión o absorción observados en nubes de gas procedentes de la Vía Láctea . También detectaron señales de esas nubes que sugerían la presencia de cadenas de C todavía más largas de las que ellos podían sintetizar en la Tierra. Además, la concentración de dichas moléculas era mucho mayor de la esperada. Por tanto, la pregunta era: ¿de donde venían?…. (more…)