Nanotecnología

Hoy, Adriana Gil (Nanotech), Ana Isabel Gracia (Instituto de Nanciencia de Aragón) y Pedro Sereno (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid) cerrarán el tema de las tecnologías NBIC y su interrelación con un análisis del efecto que tendrá en un futuro la convergencia de estos cuatro campos, y de las posibilidades que nos ofrece.

Retomamos para empezar, el protagonismo de la Nanotecnología, sobre la que ya no hay duda tendrá un papel relevante a la hora de impulsar la nueva revolución industrial que se producirá en el primer tercio del siglo XXI. La Nanotecnología no se presenta como un conjunto sólido y bien establecido de conocimientos y recetas que nos permitirán dominar la materia en la denominada nanoescala, sino que se encuentra en ebullición, sometida al impacto de muchas disciplinas científicas (de las denominadas tradicionales) que continuamente proponen novedosas metodologías y deslumbrantes herramientas para poder facilitar la observación, manipulación y fabricación de materiales, objetos y dispositivos con precisión nanométrica e incluso atómica.  

El carácter multidisciplinar de la Nanotecnología se manifestará también en el amplísimo espectro de sectores económicos afectados, por lo que el impacto económico será transversal, como el causado por la irrupción de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) en el ámbito empresarial e industrial, primero, y luego en todos y cada uno de los recovecos de la vida cotidiana. A pesar del amplio territorio del conocimiento que intenta abarcar, la Nanotecnología presenta varios frentes en los que se mueve con más rapidez: (i) el de la microelectrónica, que ha de denominarse ya nanoelectrónica aunque siga basándose en el tan explotado silicio; (ii) el de los nuevos nanomateriales (que cada vez contarán más y más en los sectores de automoción y aeronaútica, almacenamiento y producción de energía, etc) y (iii) la nanobiotecnología y la nanomedicina.  

La coexistencia de tres factores capaces de inducir cambios radicales en la sociedad (las omnipresentes TIC, la sólida Biotecnología y la emergente Nanotecnología) es considerada por muchos analistas económicos como el caldo de cultivo perfecto para producir una convergencia tecnológica, capaz de generar una nueva oleada de avances, que permita en un futuro profundizar en lo que se ha dado en llamar Sociedad basada en el Conocimiento, que en esencia es la tabla de salvación de las economías occidentales frente a la emergencia de nuevos competidores. La convergencia de estos tres elementos es bastante obvia y seguramente se puede hablar con realismo de la existencia de una Convergencia Nano-Bio-Info (NBI). Un aspecto esencial de esta convergencia es que ha permitido enfocar al ser humano como beneficiario directo de los avances en estos campos. 

A su vez, existe otra ciencia, la Neurociencia, que de manera más silenciosa está empezando a desvelar los misterios del cerebro y de nuestro sistema nervioso, y que permitirá abordar el tratamiento de enfermedades que aparecen en las poblaciones cada vez más envejecidas de los países desarrollados, permitirá entender como es posible regenerar conexiones nerviosas, cómo se producen ciertas disfunciones cerebrales y cómo corregirlas, cómo funcionan los mecanismos del aprendizaje, etc. Si añadimos esta cuarta variable a las otras tres e imaginamos (lo que requiere un verdadero ejercicio de "multidisciplinariedad") el resultado de su confluencia tanto en el ámbito científico como económico, nos encontramos con lo que se ha denominado convergencia Nano-Bio-Info-Cogno (NBIC). Si bien la convergencia NBI tiene una mayor probabilidad de ocurrencia en un par de décadas, la convergencia NBIC tiene un horizonte de desarrollo a más largo plazo, por su menor definición, porque requerirá de un mayor esfuerzo de integración de disciplinas, donde sea fundamental la aparición de nuevos perfiles profesionales. 

Esta indefinición permite que sea muy fácil entrar en un juego de diferentes escenarios de futuro para la convergencia NBIC, con propuestas en algunos casos muy arriesgadas (ver http://futuretag.net/index.php/NBIC). Los escenarios asociados son de muy diversos tipo, según el enfoque que se pretenda dar por parte de los expertos. Estos escenarios varían desde aquellos en los que la convergencia NBIC pretende la mejora sustancial en la salud del ser humano gracias al (tele)diagnóstico precoz y los tratamientos controlados de ciertas enfermedades (fármacos inteligentes, personalizados, etc), hasta aquellos que plantean la posibilidad de introducir cierto control en el desarrollo mismo de la especie humana, con el fin de "perfeccionarla".  

Por lo tanto hay dos tendencias extremas diferentes, una de carácter más moderado, con pretensiones más orientadas a la mejora de la calidad de vida de la ciudadanía, y otra que pretende incidir sobre aspectos que permitan mejorar las capacidades concretas (físicas, intelectuales) de cada individuo (¿otra reedición de la visión colectiva frente a la individualista?) A medida que transcurra el tiempo se irán definiendo más los términos en los que es posible una convergencia NBIC y cuales serán los posibles escenarios en que nos encontraremos. Por el momento, lo que sí podría ocurrir, si no se actúa con cautela y sentido común ante la sociedad por parte de los actores del sistema científico-tecnológico, es que muchos desarrollos científicos de los ámbitos "nano" o "bio" sean observados con suspicacia por las administraciones, por los ciudadanos,  debido a las consecuencias sociales e implicaciones éticas que de ellos puedan derivarse. 

Enlaces relacionados:

Instituto de Inteligencia Artificial - http://www.iiia.csic.es/

Instituto de Tecnologías Convergentes - http://nbic.org.es/institute/sp-home.html

Informe sobre Nano - http://www.ftforum.org/nanotecnologia.htm

NanoSpain - http://www.nanotec.es/

Weblogs Madri+d: Nanociencia y Nanotecnología - http://weblogs.madrimasd.org/…/

Fundación Phantoms - http://www.phantomsnet.net/

Boletines Nano:

•  Nano Electronics News is a weekly email service covering the worldwide nanoelectronics market and technologies. Editor: Nicolas Weinberg  nicolas.weinberg@euronanotechnews.com Publisher: Upper Side : http://www.upperside.fr/

•  Nano Engineering News is a weekly email service covering the field of nano-material industries. Editor: Nicolas Weinberg  nicolas.weinberg@euronanotechnews.com Publisher: Upper Side : http://www.upperside.fr/

•  Nano Medicine News is a weekly email service covering all the progress and future prospects of nanotechnologies in the field of health. Editor: Nicolas Weinberg  nicolas.weinberg@euronanotechnews.com Publisher: Upper Side : http://www.upperside.fr/

Dentro del marco del foro debate sobre nanotecnología, volvemos a las cuestiones planteadas hace unas semanas por los investigadores Paloma Fernández y Javier Solís acerca de la relación entre la tecnologías de la información y la nanotecnología. En primer lugar, los científicos reflexionan sobre los avances del conocimiento y la nanotecnología, para después pasar a analizar los posibles efectos sobre una revolución social.

A medida que la ley Moore está alcanzando sus límites en dispositivos basados en electrónica convencional, el papel a desempeñar por las tecnologías de tratamiento y procesado de la información basados en elementos nanotecnológicos parece cada vez mayor. Lo mismo puede decirse respecto a las necesidades de dispositivos de almacenamiento de información con capacidades crecientes, velocidades de acceso cada vez mayores y el necesario grado de robustez.

Figura 1: Ley de Moore

Esto también parece claro en el ámbito del procesado de señales, donde es de esperar que la aparición de dispositivos totalmente ópticos de “switching”, “routing” y “multiplexing” requiera el uso de las propiedades de determinados materiales/dispositivos nanoestructurados. De forma muy general, podemos decir que los efectos de discretización de estados en el caso de los nanomateriales semiconductores, o de campo cercano, en el caso de los nanomateriales metálicos, están llamados a jugar un papel fundamental en el futuro desarrollo de las tecnologías de la información (TIC´s). Asimismo, expresiones como “electrónica molecular” o “plasmónica” se convertirán en habituales en el ámbito de las TIC. Podemos, pues, plantearnos las siguientes cuestiones:

1.    ¿En que aplicaciones “clásicas” es esperable una contribución de las nanotecnologías en el ámbito de las TIC a corto, medio y largo plazo?
2.    ¿Podemos considerar la aparición de modalidades de las TIC solo posibles en virtud de la nanotecnología?
3.    ¿Qué influencia ha tenido y tendrá la revolución digital y las TIC en general en el desarrollo de la nanotecnología?
4.    ¿Qué dependencia e interrelaciones pueden establecerse entre información/informática y nanotecnología?

¿Y qué influencia tiene y va a tener la nanorecnología en nuestra sociedad?

Hemos asistido a lo largo de los últimos decenios al impacto en la sociedad de la “red de redes”, cuya aparición es considerada por algunos sociólogos como una revolución de calado similar al de las revoluciones industrial y electrónica (en este caso el límite entre lo que llamaríamos revolución científica y revolución social es bastante difuso). Como ejemplo de los cambios que podemos esperar, el “blue-ray” está ya en el mercado y aunque se trata de un avance “diferencial” en el ámbito de las tecnologías de almacenamiento, se aproxima a lo que serán en el futuro los dispositivos de almacenamiento masivo basados en efectos de campo cercano (superRENS) que ya están en fase muy avanzada.

Por otro lado, diferentes tipos de materiales nano-estructurados nos aproximan a la realización de diferentes dispositivos de procesado "totalmente óptico" de la información basados en efectos no-lineales. Podemos plantearnos, por lo tanto, si la aplicación de la nanotecnología al ámbito de las TIC  generará una revolución a corto plazo, a pesar de las inercias de un mercado tan competitivo como el de las telecomunicaciones. En este mercado es muy difícil que una tecnología nueva se establezca a menos que tenga una absoluta fiabilidad y unos costes de implantación bajos. Tomemos como ejemplo la utilización de solitones ópticos para la transmisión de información. Hace ya bastantes años que se ha alcanzado un estadio muy superior al de la pura demostración en el laboratorio. A pesar de los excelentes resultados que produjeron en su momento investigadores en Bell Labs, British Telecom o Nipón, esta tecnología no ha llegado a implantarse hasta la fecha debido a un coste que las empresas consideran como no asumible. Sin embargo, determinadas aplicaciones como la "super-resolución" en almacanamiento óptico de información alcanzarán seguramente el estadio de mercado en pocos años. La revolución asociada a la aplicación de la nanotecnología en el ámbito de las TIC puede venir de la mano de una sola tecnología o aplicación "revolucionaria", como pasó en su momento con las comunicaciones ópticas (fibras ópticas). Sin embargo, es muy posible que lo haga a través de un conjunto de aplicaciones seguramente "mas pequeñas" y de forma progresiva. Así pues,

1.    ¿Podemos hablar ya del inicio de una revolución “nanotecnológica” en el ámbito de las TIC?.
2.    ¿Cuándo podremos considerar alcanzado el umbral de dicha revolución?.
3.    ¿Existe algún hito imprescindible para que podamos  hablar de una revolución nanotecnológica, al menos en este campo?.

En el artículo "La interrelación Nano-Bio-Info-Cogno-", los autores nos hablaban de la interrelación que existe entre la nanotecnología, la biotecnología, la infotecnología y la cognotecnología, y de la importancia de llegar a una verdadera convergencia entre estas disciplinas. En este nuevo artículo para el foro-debate, nos darán su opinión acerca del camino que debe seguirse para lograrlo.

Un aspecto esencial en la convergencia de las cuatro disciplinas será la formación y educación en este área. Por supuesto, en parte debe estar dirigida a nuevos profesionales de investigación e industria, pero también debe llegar al resto de la sociedad, que tiene que ser consciente de esta nueva idea de tecnologías convergentes. Por tanto, un aspecto a cubrir es la educación dirigida a la sociedad en general, para crear una cultura inmersa en la convergencia de las tecnologías NBIC, en la que nos movamos acostumbrados a ella como simples usuarios y que además nos permita comprenderla, hacer un uso óptimo de las herramientas que nos brinda, una gestión adecuada de las mismas y mantener una actitud crítica razonable respecto a sus posibilidades. NBIC es una nueva idea que necesita ser asimilada y comprendida por la sociedad.

Con el fin de impulsar el desarrollo y la innovación basada en las tecnologías NBIC, conclusiones de distintos estudios recomiendan promover y establecer la convergencia y la multidisciplinariedad de varias tecnologías ya desde la investigación. Además se señala la importancia de planes y directrices de investigación estables que permitan desarrollar proyectos a medio y largo plazo aprovechando la evolución de los desarrollos tecnológicos. A la hora de transferir esta evolución desde la investigación más fundamental hasta la sociedad, el papel que jugarán las empresas pequeñas de base tecnológica es clave, por su flexibilidad mayor que las capacita para adaptarse con más rapidez a nuevas propuestas y oportunidades. Por otro lado, las empresas tecnológicas grandes, contando con mayores presupuestos, tienen también una inercia mayor y finalmente, absorberán los resultados más interesantes ya introducidos por las empresas más pequeñas.

Otra consideración necesaria es la relativa a la regulación. Cada una de estas tecnologías N, B, I, C está en desarrollo y presenta aspectos novedosos que, en muchos casos, carecen de normativa, regulación y estandarización bien establecidas. En general podemos decir que, o bien están en construcción, o se está comenzando con su definición. Como es lógico, las áreas de convergencia entre las cuatro grandes tecnologías NBIC se encuentran en la misma situación. La normativa y regulación de las NBIC servirá para proteger el medio ambiente y la salud de posibles efectos negativos que pudieran surgir del uso y desarrollo de estas tecnologías, pero además, con ellas se definirá la evolución de la explotación industrial de las tecnologías convergentes, por lo tanto se trata de un aspecto esencial a la hora de pensar en el impacto social y económico que tendrán dichas tecnologías en el futuro. Desde el punto de vista de la aplicación, la industria y el uso por parte de la sociedad, este es un punto en el que debe invertirse un gran esfuerzo, haciendo hincapié en la participación de todos los agentes involucrados para asegurar que todos los aspectos importantes son tenidos en consideración. Es decir, profesionales técnicos y científicos especialistas en estas materias, así como la industria, los usuarios de la tecnología, administración, legisladores, especialistas en asuntos éticos, etc. deberán tomar parte en el debate relativo a la evolución y usos de la tecnología NBIC.

Por supuesto la idea de revolución no se refiere solamente a aplicaciones beneficiosas para la sociedad; ante un panorama tan amplio de posibilidades, es importante considerar la parte negativa que las NBIC pueden implicar. Por lo tanto, será imprescindible poner la máxima atención en este punto e invertir esfuerzo en observar la evolución de las tecnologías convergentes y el uso que de ellas se haga, además de poner los medios necesarios para evitar o minimizar las consecuencias negativas.

En esta ocasión, los investigadores Adriana Gil, de la empresa Nanotech, Ana Isabel Gracia del Instituto de Nanociencia de Aragón y Pedro Serena, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, darán, para nuestro foro-debate, una visión de la interrelación que existe entre la nanotecnología y otras tres disciplinas que han ido muy ligadas a ella desde su origen: la infotecnología, la biotecnología y la cognotecnología. 

La nanociencia y la nanotecnología estudian y hacen uso del comportamiento y las propiedades de la materia a escalas que abarcan desde unos pocos, a cientos de nanómetros. Tienen un marcado carácter multidisciplinar y abarcan áreas de conocimiento y aplicación muy diversas, algunas de las cuales tocan directamente el área de la biotecnología de forma que los desarrollos obtenidos en un campo beneficia también al otro. Del mismo modo, las tecnologías de la información y comunicación (TICs), son por un lado herramientas esenciales para el desarrollo de las tecnologías nano y bio, y a su vez, se benefician de los avances de éstas, por ejemplo con la miniaturización de dispositivos en micro-nanoelectrónica. Por último, las ciencias cognitivas completan el entramado participando en desarrollos comunes con las TICs en asuntos tales como inteligencia artificial y con las tecnologías nano y bio con desarrollos en biomateriales, materiales y dispositivos híbridos dirigidos hacia neurociencia o neurofarmacología.

Es interesante profundizar y desgranar este entramado para definir con claridad los vínculos entre estos cuatro sistemas de conocimiento y determinar el potencial que hay para futuros desarrollos, tanto en cuestiones básicas como en aplicaciones tecnológicas que afectarán a la sociedad. Con el fin de discutir sobre estas ideas pueden plantearse preguntas tales como, ¿Qué interrelaciones se pueden establecer ya entre las tecnologías Nano, Bio, Info y Cogno?, ¿Qué potencial tienen estas tecnologías para formar nuevas relaciones en el futuro?, ¿Qué aplicaciones nuevas pueden surgir del entramado NBIC?, ¿Puede hablarse de una nueva y gran revolución científica y tecnológica centrada en las NBIC?, ¿Qué tipo de empresas serán las encargadas de reabsorber estas nuevas ideas y transferirlas a la sociedad?, ¿Es posible pensar en una Nueva Economía alrededor de la convergencia NBIC? A continuación se presenta una serie de reflexiones relativas a estas cuestiones, que da paso a un análisis general del proceso de convergencia de las cuatro disciplinas involucradas, para finalmente describir algunos escenarios posibles en el desarrollo de la convergencia NBIC.

Si vamos ya a ejemplos concretos de interrelaciones entre estas tecnologías en desarrollo encontraremos una importante cantidad de trabajo dirigido al área de la salud, por ejemplo en el campo de los biosensores y técnicas de diagnóstico, en donde se unen principalmente herramientas nano y bio, siempre apoyadas por la tecnología de la información. Así mismo, aparecen los proyectos dirigidos a desarrollar tratamientos médicos localizados o al transporte y suministro local de fármacos. También en el campo de la salud, una imprescindible sinergia está ya establecida entre la bio y la info en lo que se llama la bioinformática, que permite por ejemplo diseñar fármacos computacionalmente, desarrollar terapias génicas o la ingeniería genética en los cultivos. Sobre las ciencias cognitivas, sus aplicaciones e interacciones con las otras tecnologías, también encontramos importantísimas áreas de trabajo ya en marcha, como es el caso del desarrollo de órganos artificiales o prótesis inteligentes, combinando los conocimientos de neurociencia, principalmente con tecnologías de la información y bio, y en muchos casos, con el área de nuevos materiales desarrollados gracias a la nanotecnología. De manera general, para entender mejor el funcionamiento del cerebro (ciencias cognitivas), tendremos que apoyarnos fuertemente en las herramientas que nos brinda la biotecnología y la tecnología de la información, que, a su vez aprovechará las conclusiones que se vayan obteniendo para proponer nuevas aplicaciones.

Teniendo en cuenta unos pocos ejemplos como los mencionados anteriormente, se pone de manifiesto que, si individualmente las cuatro tecnologías N, B, I, C tienen un potencial de desarrollo enorme, el de su combinación y sinergia es aun mayor. Por lo tanto, aunque se habla de revolución tecnológica con la Nanotecnología, en realidad el asunto es más amplio y tal revolución puede entenderse mucho mejor considerando la Nanotecnología acompañada de la Biotecnología, las tecnologías de la Información y la ciencia Cognitiva. La revolución vendrá dada por la convergencia de estos cuatro campos en desarrollo.

Para continuar con nuestro foro debate sobre nanotecnología, os presentamos las reflexiones realizadas por la profesora de la Universidad Complutense Paloma Fernández y el investigador del CSIC Javier Solís.

El interés creciente en el estudio de las propiedades y aplicaciones de los materiales estructurados en escalas meso- y nanoscópica parecen indicar que estamos asistiendo a una revolución científica perfectamente comparable a las ocurridas durante el siglo XX (cuántica, relativista y electrónica). En tan solo cinco años (2001-2005) el número de publicaciones científicas en el ámbito de las nano-ciencias ha superado los dieseis mil artículos, más de cinco veces el valor correspondiente al período  1996-2000, tal y como puede apreciarse en la Figura 1.

1. Avance del conocimiento y la tecnología.
2. Cambio de paradigma científico y revolución social.
3. Interacción TIC´s , nanotecnología y sociedad

En próximos artículos debatiremos cada una de estas cuestiones…

Dentro del foro debate que estamos exponiendo en estos últimos dias, os proponemos que consultéis la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT). Recientemente ha publicado una nueva unidad didáctica sobre la nanociencia y la nanotecnología, dos disciplinas emergentes, con un elevado carácter multidisciplinar y con especial relevancia científica y social. Los desarrollos y aplicaciones industriales que realiza la nanotecnología a partir de la investigación básica que realiza la nanociencia son absolutamente innovadores, desde nuevos materiales con aplicaciones en medicina (fabricación de ligamentos o tendones artificiales) o en construcción (edificios que se puedan autoabastecer energéticamente), hasta dispositivos electrónicos cada vez más diminutos y potentes.

Esta publicación puede encontrarse gratuitamente en la página web de FECYT, y descargarse en formato pdf:

http://www.fecyt.es/fecyt/seleccionarMenu1.do?strRutaNivel1=;Publicaciones&tc=publicaciones

La unidad didáctica está principalmente dirigida a estudiantes de Secundaria, y está elaborada por un grupo de científicos coordinado por José Ángel Martín Gago. El subtítulo de la unidad da un claro ejemplo de la transcendencia actual de la nanociencia y la nanotecnología: Entre la ciencia ficción del presente y la tecnología del futuro. Por ello, y pensando en la diversidad de los lectores, se abordan los temas principales de estas disciplinas desde el rigor científico, pero de forma amena y accesible al público general.

A lo largo de los capítulos se tratan temas como nano-herramientas, nano-materiales, nano-química, nano-biotecnología, nano-electrónica, nano-simulación, nano-aplicaciones y nano y sociedad. Para aquellas personas que quieran adentrarse en este mundo de la nanotecnología, este libro puede ser un buen comienzo…

Continuando con el foro debate sobre nanotecnología, vamos a plantearnos algunas preguntas sobre cual es el alcance de la nanotecnología, en que áreas del conocimiento y de la investigación puede influir, y de qué manera. Para ello, presentamos los comentarios y las reflexiones de los profesores de la Universidad Complutense de Madrid, Bianchi Méndez y Francisco Domínguez-Adame.

Aventurarse a predecir futuras aplicaciones del conocimiento científico siempre resulta una tarea arriesgada, y con más razón cuando se trata de un conocimiento tan joven como la Nanociencia. No obstante, a la luz del camino ya recorrido es posible adivinar algunas de las implicaciones futuras de este conocimiento. Los campos científicos y tecnológicos que podrían beneficiarse a medio o largo plazo son muchos y variados.
Sin ánimo de ser exhaustivos, podemos destacar algunas de las ramas del saber y de la técnica que pueden aplicar la Nanotecnología en un futuro no demasiado lejano.

NANOMATERIALES

A medio plazo podemos destacar las siguientes mejoras:

• Televisiones y pantallas para presentar información. Se pretende aumentar el área útil de estos dispositivos, mejorando el brillo de los actuales TFT. Nanocristales de seleniuro de cinc o de sulfuro de cadmio con candidatos muy prometedores que, además, permitirían reducir el consumo energético.
• Aditivos en combustibles: Se ha comprobado que las nanopartículas de óxido de cerio permiten reducir el gasto de diesel.
• Baterías: Es clara la necesidad de aumentar la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías que se utilizan en dispositivos móviles (ordenadores portátiles, teléfonos). Se ha comprobado que los nanocristales sintetizados por técnicas sol-gel mejorar dicha capacidad debida a su estructura aerogel.
• Catálisis: La eficacia de este proceso depende fundamentalmente del área, y la razón área/volumen es mayor en partículas de pequeño tamaño.

Nanomateriales aplicados a dispositivos electrónicos y los tres tipos de geometrías de nanotubos de carbono

Las aplicaciones a largo plazo podrían ser:

• Composites de nanotubos de carbón, que deberían presentar unas excepcionales propiedades mecánicas (alta resistencia y poco peso).
• Lubricantes: Se pretenden utilizar nanoesferas de materiales inorgánicos que actúen como pequeños rodamientos, reduciendo el desgaste de superficies sometidas a grandes tensiones mecánicas.
• Materiales magnéticos: Los nanocristales de ytrio-samario-cobalto presentan grandes campos cohercitivos. Su uso mejoraría las prestaciones de ciertos instrumentos como aquellos utilizados en Resonancia Magnética Nuclear. Asimismo, podrían mejorar la capacidad de almacenamiento de información de los discos duros empleados por los ordenadores.

ELECTRÓNICA

• Miniaturización de circuitos integrados: Esta objetivo sigue siendo esencial para el desarrollo de la electrónica tal y como la conocemos hoy día. Se  cree que la tecnología de 22 nm estará disponible en unos 10 años.
• Cristales fotónicos, con mejores rendimientos para focalizar haces de luz, mejorando la eficiencia de las guías de luz. Por ejemplo, un típico cristal fotónico podría estar basado en redes de agujeros realizados en un dieléctrico, cada uno fabricado con una precisión inferior a los 10 nm. Las imperfecciones deben ser necesariamente pequeñas porque en caso contrario se degradan las bandas prohibidas de estos dispositivos.
• Computación cuántica y criptografía cuántica: Los puntos cuánticos basados en semiconductores son candidatos ideales para fabricar dispositivos que permitan aplicar todas las teorías que ya existen sobre computación y criptografía cuánticas.
• Sensores: El sensor ideal es aquel de pequeño tamaño que resulte mínimamente invasivo. Para fabricar un dispositivo de 1 mm2 que contenga una fuente de alimentación, el sensor y el transmisor de la señal es indudable que se requiere una alta miniaturización.

BIOTECNOLOGÍA

• Nanofarmacología: El transporte de los fármacos a los lugares específicos del cuerpo donde son necesarios reduce la necesidad de ingesta alta dosis de los mismos y mejora su eficacia. Así, se especula que los nanocristales de plata podrían liberar iones de plata durante un largo intervalo de tiempo, actuando sobre un espectro de unos 150 agentes patógenos.
• Nanosensores: Al disminuir su tamaño resultan menos invasivos y por tanto más beneficiosos para el diagnóstico médico.
• ADN: Sus propiedades de carácter semiconductor cuando se ha eliminado el agua son muy prometedoras para su uso como nanohilos. Además, tiene unas cualidades muy atractivas para su aplicación en nanoelectrónica por su capacidad para auto-ensamblarse y duplicarse. Se alcanzaría así el objetivo de conseguir circuitos electrónicos con capacidad para auto-repararse.

Molécula de ADN

Para saber más sobre el trabajo que desarrollan estos profesores, visita las páginas web de sus grupos de investigación sobre nanotecnología:

Francisco Domínguez-Adame: QNS: Quantum Nanosystems

Bianchi Méndez: Micro y nanocaracterización de materiales electrónicos

Para comenzar esta nueva sección, exponemos las líneas generales debatidas por los expertos a cerca de qué es la nanotecnología. Esta contribución está realizada por los profesores Bianchi Méndez y Francisco Domínguez-Adame, del Departamento de Física de Materiales de la Universidad Complutense de Madrid.

El desarrollo de la investigación científica y tecnológica suele conducir a la aparición de nuevos campos de investigación con gran impacto en la sociedad. Este parece ser el caso de la Nanotecnología, que ha emergido como una nueva corriente en el ámbito científico, que abarca diversas disciplinas y nos plantea nuevos retos científicos y tecnológicos. Uno de los aspectos comunmente aceptados en Nanotecnología es el carácter multi- e interdisciplinar. Por ello, con el objeto de iniciar el debate y no limitar el campo científico desde el cual recibir aportaciones, nos planteamos una primera pregunta, para que sea objeto de análisis y discusión: ¿A qué llamamos nanotecnología y cuales son los campos más representativos en la actividad científica en este terreno?
El objetivo es esclarecer al máximo posible el propio concepto de nanotecnología, pero la empresa no es sencilla. ¿Por qué? presentamos un bosquejo de posibles respuestas.

Quizá uno de los problemas sea intentar poner límites o acotar los campos de aplicación de la nanotecnología, pero nadie se quiere apear de este tren llamado nanotecnología, que actualmente marca el rumbo de la investigación científica y tecnológica. Esta línea ocupa uno de los primeros puestos en los Programas de financiación nacionales e internacionales. Por ejemplo, en el 7º Programa Marco de la Comunidad Europea destinará un presupuesto de 3,5 billones de euros a "Nanociencias y Nanotecnologías" en los próximos años.  Por tanto, podemos caer en la tentación de reconvertir en nanotecnología las líneas y los temas de investigación que ya se venían desarrollando desde una perspectiva en la cual no aparecía el concepto de nanotecnología, con el objetivo de no quedar excluidos en algunas áreas de investigación.

Otro aspecto a considerar es el uso de los términos  nanociencia y nanotecnología.  En los foros científicos se viene utilizando de modo generalizado el término nanotecnología, aunque en muchos casos se refiera a investigación básica y por tanto, más cerca de la nanociencia. También se puede dar la situación inversa, trabajar en nanociencia, pero con objetivos de aplicación y desarrollo tecnológico. Por tanto, podemos considerar que Nanociencia y Nanotecnología están íntimamente relacionadas y que el avance de ambas depende una de la otra.

Los avances actuales en investigación científica se enmarcan en el ámbito de la nanociencia y la nanotecnología. Y esto es algo que se pretende transmitir a la sociedad. Parece que estamos ante una revolución científica que afecta a diversas disciplinas. Está claro que el concepto de nanotecnología es amplio, del mismo modo que la tecnología (sin el prefijo "nano") es amplia, y de hecho, existen numerosas especialidades tecnológicas. El problema cuando queremos definir algo que comprende muchos aspectos, es que una definición aceptable por la mayoría puede quedar un poco difusa.

Podemos partir de la definición más inmediata atendiendo a la etimología de la palabra usada: la nanotecnología se refiere a la investigación con objetos y entidades en el campo de los nanometros. Recordemos que un nanometro es la millonésima parte de un milímetro. La multidisciplinaridad vendría dada según la naturaleza de los objetos a estudiar. Sin embargo, los átomos, las moléculas y otras estructuras de tamaños en el orden de los nanometros ya se venían estudiando desde hace 100 años, y no se llamaba nanotecnología. En el contendio relacionado se muestra en qué lugar se sitúan los nanometros en una escala de longitudes, con objetos típicos para cada intervalo de longitud.

La Unesco ha elaborado un documento que recoge una definición dada por la US National Nanotechnology Iniciative, que va más allá del mero tamaño del objeto de investigación:
"La nanotecnología implica investigación y desarrollo tecnológico a nivel atómico, molecular o macromolecular,  en la escala de longitudes de 1 a 100 nm, con el objetivo de proporcionar una comprensión fundamental de los fenómenos y materiales a esta escala y de usar y manipular estructuras, dispositivos y sistemas que presentan nuevas propiedades y funciones debido a sus pequeños tamaños."

Esta definición aportada por Estados Unidos, se acota en China, Japón y Corea, donde centran su atención en los materiales, especialmente en los electrónicos.  En África y América latina ponen el énfasis en los materiales dentro del contexto de la medicina y ciencias ambientales. Por otra parte, la Real Sociedad del Reino Unido hace una distinción entre nanociencia y nanotecnología, de modo que a la primera le compete el estudio y manipulación de partículas nanométricas, y a la segunda el diseño, caracterización y producción de estructuras, dispositivos y sistemas en esta escala.

En la página web de la UK Royal Society se ha publicado un informe titulado: "Nanosciences and nanotechnologies: opportunities and uncertainties" que ilustra la gran potencialidad de la nanotecnología.