Archivo de marzo, 2007

Nanocatalizadores: revolucionando la cinética química

Por Israel Macho  

  En la actualidad el uso de catalizadores en la fabricación de materiales sintéticos es una práctica generalizada. Los catalizadores positivos (llamados simplemente "catalizadores") son sustancias que reducen la energía necesaria para llevar a cabo la transformación de los reactivos en productos, elevando la velocidad de la reacción química. Los catalizadores negativos (normalmente llamados "inhibidores" ), por contra, reducen la velocidad de la reacción química.   El diseño de catalizadores más eficientes, selectivos y específicos conllevaría un ahorro significativo en los costes de producción para la industria. Es aquí donde interviene la nanociencia mediante el desarrollo de los llamados "nanocatalizadores". Comprender los principios que rigen el comportamiento de estas sustancias resulta clave para poder desarrollar nuevos catalizadores más eficaces.   En este sentido cabe destacar el descubrimiento de carga en un nanocatalizador, toda una revolución, que data del año pasado (21 de enero del 2005, NC&T). El hallazgo es fruto del trabajo de investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia (Estados Unidos) y la Universidad Técnica de Munich (Alemania).   Mientras estudiaban conglomerados de oro de dimensiones nanométricas en una superficie de óxido de magnesio (MgO), los científicos encontraron una evidencia directa de carga eléctrica en un nanocatalizador.
   El estudio en cuestión se basa en investigaciones conjuntas llevadas a cabo desde 1999 por ambos grupos, al descubrir que el oro es un catalizador muy eficaz cuando está en nanoagrupaciones o racimos nanoscópicos de entre ocho y dos docenas de átomos. Esos tamaños específicos permiten que los racimos de oro asuman una estructura tridimensional, lo cual repercute de manera importante en su reactividad. Así, es posible ajustar la catálisis no sólo cambiando la composición de los materiales, sino también cambiando el tamaño de estos racimos átomo a átomo.

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Jugar a ser Dios: La nanotecnología y el fin del mundo

Por Pablo M. García Corzo 

Recuerdo un ensayo de Isaac Asimov que leí hace tiempo en que sugería la idea de construir pequeños robots autoreproductivos que generasen oxígeno para utilizarlos en la colonización de otros planetas. Me vino a la cabeza cuando, leyendo un artículo sobre nanorobots y nanomotores, se acercó mi novia (estudiante de podología) y me preguntó si aquella imágen que estaba en la pantalla de mi ordenador era de un virus. Tengo entendido que se considera el virus como la forma más básica de vida y  la nanotecnología está ya construyendo “bichos” muy similares. Me entró la curiosidad de si alguien había pensado ya esto de construir nanorobots autoreproductivos para algo y me encontré con un par de cosas sorprendentes.

En noviembre de 2002, el gobierno de EEUU propuso a Hamilton Smith (nobel de medicina)y J. Craig Venter (el biólogo genertista que secuenció el genoma humano) diseñar una sencilla forma de vida sintética basada en microorganismos parcialmente humanos. Las posibles aplicaciones médicas de algo así son tan evidentes como sus posibles aplicaciones bélico-apocalípticas.

K. Eric Drexler, a mediados de los ochenta acuñó el término “plaga gris” refiéndose a la idea de que una banda de nanorobots autoreplicantes pudieran descontrolarse en un laboratorio, reproducirse, extenderse descontroladamente e incluso llegar a destruir el mundo. Tambíen diseñó una serie de directrices para evitar el apocalipsis nanotecnológico. Ésto da una idea de que no se trata de pamplinas de ciencia ficción, que hay gente interesada en jugar a ser Dios y gente preocupada por ello. Leer más

La previsión de las consecuencias. ¿Deber privado o público?

Por Sergio Khabrani 

El progreso tecnológico y el bienestar. Dos conceptos ligados, aunque no por ello sincronizados. Causa y efecto, que pueden acabar buscando posiciones contrapuestas, como una moneda cayendo al suelo, avocada a la supremacía de una parte de sí misma.

La tecnología es el arte de crear progreso, pero no siempre lo consigue. Hemos visto cómo revoluciones para mejorar la existencia de las personas, han acabado consiguiendo justo lo contrario. La revolución en sí misma, puede acabar prevaleciendo sobre el fin que busca. El progreso puede acabar vulnerando su propio nombre, convirtiendo sus acciones en irremediables pasos hacia atrás.

La nanotecnología no es ajena a esto, como vanguardia tecnológica es especialmente sensible, tanto a los logros sonados como a los fracasos sonoros, y tan vulnerable como capaz de vulnerar el equilibrio. Esta capacidad de vulnerar es la que ha de ser controlada y planificada, evitando que la nanotecnología nos dicte, en vez de ayudarnos.

La revista Nature publica un informe elaborado por catorce expertos, en el que se plantean cinco retos a la hora de poder controlar y manejar los riesgos del avance nanotecnológico. Estos son:

1. Desarrollar instrumentos para valorar el impacto de los nanomateriales en agua y aire, en los próximos 3-5 años.

2. Desarrollar y validar métodos para evaluar la toxicidad de nanomateriales, en los próximos 5-15 años.

3. Desarrollar modelos para predecir el impacto potencial de los nanomateriales en la salud y el medio ambiente, en los próximos 10 años.

4. Desarrollar sistemas para evaluar el impacto de los nanomateriales sobre salud y medio ambiente a lo largo de toda su vida útil, en los próximos 5 años.

5. Desarrollar programas estratégicos que permitan una investigación relevante centrada en los riesgos, en los próximos 12 meses. Leer más

Nanociencia en “olor” de multitudes (2)

 Por error, publicamos bajo este nombre un comentario en lugar del post que correspondía. Mil perdones a los lectores!! Ahi va la versión correcta: 

Por Borja Cantero 

La frase correcta es en loor de multitudes. Lo sé. Pero durante años esta expresión se utilizó de forma incorrecta, probablemente porque la gente lo mezclaba con otra expresión: en olor de santidad, olor maravilloso que embriagaba a todos aquellos que asistían a la realización de un milagro. Y este error colectivo en el uso del lenguaje me viene, permítame el lector, al pelo para explicar la nueva osadía de la nanotecnología. Investigadores de Bayer Chemicals están empezando a empaquetar los aromas más diversos en una finísima nanopelícula de poliurea  para formar minúsculas esferas. Su diámetro no supera los cinco micrómetros pero en su interior pueden albergar cantidades diminutas de compuestos aromáticos (no significa necesariamente que sean derivados del benceno sino simplemente que huelen), entre los cuales está el fresco aroma llamado "Blue Line", o "Cuir naturelle vetessence", este último es el que le da al cuero su olor característico. A pesar del espesor nanométrico de las envolturas, éstas son más resistentes que las pompas de jabón, son transparentes y además son muy flexibles. ¿Cómo se libera el aroma? Bajo presión la nanopartícula estalla como un globo y libera su oloroso contenido. Así cada vez que nos sentemos en una silla tratada con estas microesferas, nuestras posaderas estarán rompiendo unas cuantas de ellas y el olor desprendido nos hará sin duda más cómodo nuestro descanso (únase aquí eso de la aromaterapia que tan de moda se está poniendo últimamente en los círculos más naïf de la sociedad). Pero ¡Qué dure la fiesta! Sólo habremos estallado algunas microesferas. El resto permanecerán intactas esperando al nuevo Gulliver. Esto se conoce como "iberación a petición". Es extremadamente útil con vistas a la conservación de aromas. Sin encapsular, los aromas se volatilizan en pocas semanas. Estás microcápsulas liberan su contenido durante meses y no de forma continua, sólo lo hacen cuando se quiere, cuando las hacemos estallar. Y como en cada contacto solo estalla una pequeña parte de las partículas, el efecto puede durar per secula seculorum (Hombre tanto, tanto no pero sí durante bastantes meses).

Ahora la pregunta que puede surgir es, ¿y esto como se hace? Leer más

Nanotecnología para la depuración de agua contaminada

Por Israel Macho 

El interés en la investigación de purificación de aguas es creciente y gran parte de ella está enfocada en la nanotecnología, la que muchos creen será una contribuidora principal en los nuevos sistemas de purificación de aguas públicas e industriales. La Organización Mundial de la Salud estima que el 35 % de las muertes en todo el mundo son debidas al consumo de agua procedente de suministros de agua contaminada. Es por ello que la investigación enfocada a diversas formas de purificación y filtración tiene una importancia crítica.

La Agencia de Protección Ambiental estadounidense (EPA)ha creado recientemente becas de investigación para el desarrollo de nuevos métodos que aseguren la limpieza del agua. Los investigadores de la Universidad Rice han descubierto recientemente interacciones magnéticas inesperadas entre motas de herrumbre extremadamente pequeñas(nanopartículas) que pueden ayudar a limpiar de arsénico el agua.

nanoherrumbre en agua (imagen cedida por cortesá de CEBN)

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Un nuevo laboratorio especializado en nanotecnología comenzará pronto su actividad en España

Por Ana C. Montes

Estamos de enhorabuena: un nuevo laboratorio especializado en nanotecnología comenzará pronto su actividad en España. Asturias se unirá a los dos centros de estas características que ya existen en nuestro país con el Centro Mixto de Nanotecnología, puesto en marcha por el CSIC, el Gobierno del Principado y la Universidad de Oviedo. El centro contará con unos 50 especialistas, parte de los cuales provienen del grupo dirigido por el profesor José María Alameda, que lleva algunos años explorando las posibilidades abiertas por los nanomateriales y los fenómenos físicos que tienen lugar a escala nanométrica.

El equipo contará con doctores y becarios que trabajarán tanto en la Universidad de Oviedo como en el Instituto Mixto, cuando éste entre en funcionamiento. Se espera que en Abril de este mismo año (el proyecto fue anunciado en 2003), se firme el convenio entre las tres partes implicadas en el proyecto y que el instituto empiece a funcionar a partir de 2008. El centro estará situado en un nuevo edificio en el entorno del Instituto Nacional del Carbón (Incar). En Asturias hay 18 grupos universitarios que investigan temas relacionados con la nanotecnología y que ya disponen en el campus del Cristo (Oviedo) del primer laboratorio del noroeste español exclusivamente orientado hacia este campo. En España sólo hay otros dos centros similares, en Madrid y Barcelona, si bien numerosos institutos y universidades también investigan en nanotecnología. Se estima que el Principado hará una inversión en equipamiento científico y técnico de ocho millones de euros hasta el 2010. El centro mixto tendrá tres grandes áreas de investigación y desarrollo de nuevos productos: biomédica, óptica y materiales para condiciones extremas, y se cuenta con incorporar al mismo las investigaciones en nanociencia del Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias (ITMA). Este Instituto se encargará de la difusión y divulgación de las investigaciones, así como de identificar proyectos susceptibles de ser desarrollados. Esta iniciativa quiere ayudar a dar un empujón a la nanotecnología, que actualmente en nuestro país tienen un nivel de implantación muy por debajo del de otros países europeos. Leer más

¿Es oro todo lo que reluce? Riesgos de la nanotecnología

Por Borja Cantero 

El demonio del mal es uno de los instintos primeros del corazón humano (Edgar Allan Poe)
El hombre es un lobo para el hombre (Thomas Hobbes)

No es cuestión de ponerse apocalíptico, ni mucho menos de menospreciar la confianza que toda persona ha de tener acerca del comportamiento prójimo. Pero es innegable que la historia ha estado llena de descubrimientos científicos realizados en pro de la humanidad y que posteriormente han devenido en su destrucción: ¿recordamos la tecnología nuclear?, o mejor aún ¿alguien sabe quién es Alfred Nobel y el motivo de la creación de los premios idem?

La nanotecnología ofrece a la humanidad un amplísimo repertorio de usos en todos los campos. Y precisamente por ello su mal uso puede poner en peligro no tanto la supervivencia de la humanidad, cosa que sería exagerado decir, pero sí su estructura tal y como actualmente la conocemos. La nanotecnología supondrá un avance tan importante que su impacto podría llegar a ser comparable con la Revolución Industrial pero con una diferencia destacable – que en el caso de la nanotecnología el enorme impacto se notará en cuestión de unos pocos años, con el peligro de estar la humanidad desprevenida ante los riesgos que tal impacto conlleva. El riesgo más evidente es curiosamente el mismo que su ventaja más apreciada: el tamaño microscópico. La nanotecnología puede generar dispositivos que quedan fuera de nuestro control en el sentido de que no sabemos si están ahí o no están, simplemente porque no los vemos. Es lo que pasó con las bacterias y los virus en la antigüedad: la gente desconocía su existencia porque no los veía, las personas morían a causa de su acción pero pasaban desapercibidas hasta su observación al microscopio. Los nanodispositivos son creados por el ser humano, por tanto sabemos que existen pero: ¿están a nuestro alrededor espiándonos?, ¿o no?, no lo sabemos pues no los vemos. Esto del espionaje puede parecer un poco James Bond, pero la nanotecnología puede ser usada para crear dispositivos no detectables como micrófonos de tamaño de una molécula o cámaras tan pequeñas que resultarían completamente invisibles lo cual provocaría un impacto social importante unido a una gran desconfianza hasta llegar casi a una situación de neurosis en las que las libertades individuales y la libertad personal quedarían fuera de combate. Si hablamos del uso militar de esta tecnología a escala nanométrica los riesgos son evidentes: fusiles de todo tipo serían más potentes, y sus balas podrían auto-dirigirse. Leer más

El nanocar

Por Jorge Cazallas 

Un año después de la creación del primer nanocoche por científicos de la universidad de Rice, se acaba de mostrar una nueva y perfeccionada versión. El nuevo modelo incluye un motor conducido por luz, esta nueva versión abre las puertas a un futuro desarrollo de las más sofisticadas nanomáquinas que pueden ser usadas en multitud de cosas.

En octubre de 2005, un equipo de científicos de la universidad de Rice en Tejas probó con éxito el primer nanocoche. Sin embargo este no fue el primer intento para crear una nanoestructura que se asemeje en algo a un coche actual, teniendo algún grado de control en su movimiento.
El nanocoche original tenía un chasis, dos ejes y cuatro ruedas hechas de buckyballs, una sencilla molécula consistente en C60 ( 60 átomos de carbono colocados de forma esférica, parecido a un balón de fútbol). El coche medía de tres a cuatro nanometros, es tan ancho como el ADN, es decir, aproximadamente 20000 veces menor que el ancho del pelo humano. El movimiento de las cuatro ruedas en una dirección perpendicular a sus ejes les distingue de otras nanoestructuras de similar apariencia construidas hasta la fecha. Para probar que el nanocoche en realidad rodaba y que no sólo resbalaban, los científicos construyeron una plataforma de oro, la cuál calentaron a 200 grados, y luego analizaron midiendo una serie de imágenes capturadas escaneandolas mediante microscopio por efecto tunel. La mejora del nanocoche se centró en el chasis y en las ruedas, e incluye un motor sensible a la luz. Leer más

DE CÓMO NO SIEMPRE REDUCIR LOS ÓRDENES DE MAGNITUD REDUCE LAS DIMENSIONES

Por Pablo M. García Corzo 

Se dice mucho en mi pueblo (donde los hay muy brutos) que "burro grande, ande o no ande". Esa expresión es válida para las carretillas, tractores, jamones, quesos y sartenes entre otras muchas cosas. Sin embargo, en la ciencia y sobre todo en la tecnología parece que el péndulo ha evolucionado ya medio ciclo, apunta al extremo contrario y todos buscan el chip más diminuto, el robot más ligero y la pantalla más fina.La miniaturización tiene infinidad de ventajas y muchos menos inconvenientes dejando de lado los puramente ergonómicos (¿Alguien ha tratado de sacar una fotografía con una de estas cámaras ultradiminutas que se resbalan entre los dedos?), eso es algo indiscutible. Lo que me ha llamado la atención es algo más sutil y paradójico que tiene que ver con el mundo de los "displays".

En un episodio de la serie de animación "Futurama", el profesor Hubert Farnsworth decide construir diminutos robots copias a escala de los empleados de Planet Express para viajar por el interior de Fry y librarle de unos peculiares parásitos intestinales. Uno de los personajes pregunta por qué construir réplicas robóticas en lugar de miniaturizarlos a ellos mismos, a lo que el profesor responde (seguro que no literalmente):

- Eso son pamplinas de ciencia ficción, para miniaturizaros a vosotros harían falta átomos diminutos y no sabes a qué precio están. Carísimos.

 

Sin duda era más rentable diseñar nuevos robots con un funcionamiento más sencillo que las personas y construirlos con "átomos de tamaño más económico".

El mundo de los displays, hace mucho que se utilizan los cristales líquidos y ahora llega la tecnología de los leds orgánicos (ver artículo en este blog). Los cristales líquidos están ya tecnológica aunque no comercialemente obsoletos por su poca eficiencia energética, su rigidez, su tamaño y la necesidad de retroiluminación. Las pantallas OLED ya están cerca y sin duda mejoran todos los apartados anteriormente citados. Sin embargo, en el camino de los OLED se ha interpuesto una tecnología nada novedosa pero que ha encontrado un hueco importante en el mercado y posiblemente cubra algunas necesidades que ni los OLED podrán cubrir. Se trata del papel electrónico también llamado tinta electrónica.

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Estructuras hibridas que combinan la fuerza de nanotubos de carbono y nanocables

Por Ana Belén Quesada 

   Los diseñadores de circuitos integrados buscan continuamente incrementar la potencia de computación, por tanto unos de sus objetivos pasa por la disminución de las dimensiones de los componentes de los chips hasta la escala nanométrica. Los nanotubos de carbono y los nanocables, que empezaron a estar disponibles en los años noventa, son candidatos prometedores para actuar como conexiones en esta escala porque ambos poseen interesantes propiedades. La impresionante conductividad de estos nanotubos de carbono les convierte en materiales muy interesantes para una amplia variedad de aplicaciones electrónicas, pero encontrar técnicas para fijar los nanotubos individuales a los contactos de metal ha demostrado ser un desafío. El nuevo método empleado por los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer permite precisamente esto, ofreciendo una solución práctica al problema del empleo de los nanotubos de carbono como dispositivos de interconexión y en los chips de ordenador. Habría que recordar que los nanotubos de carbono muestran una resistencia mecánica asombrosa y son excelentes conductores de la electricidad, con la capacidad de producir interconexiones muchas veces más rápidas que las actuales basadas en el cobre. Los nanocables de oro también tienen propiedades ópticas y eléctricas muy interesantes y son compatibles con las aplicaciones biológicas.  Con el fin de aprovecharse de lleno de estos materiales, los investigadores prueban la idea de combinarlos para obtener una nueva generación de nanomateriales híbridos. Esta estrategia es un buen método para unir las fuerzas de ambos materiales. Fung Suong Ou, ha descrito en un artículo recientemente publicado una nueva técnica como método de unión del actual puzzle nanoelectrónico, con el que se podrá conseguir la unión de los descubrimientos de numerosos científicos en este ámbito para dar lugar a una verdadera electrónica basada en nanotubos. Los nanocables de metal fabricados con esta nueva técnicas se obtienen a partir de una plantilla de alúmina que puede diseñarse para tener el tamaño de sus poros en el rango nanométrico. Los cables de cobre o de oro se depositan dentro de esos poros, y todo el conjunto se introduce en un horno donde está presente un compuesto rico en carbono. Cuando el horno se calienta a altas temperaturas, los átomos de carbono se depositan a lo largo de la pared de la plantilla y los nanotubos de carbono crecen directamente sobre los hilos metálicos. Leer más