Nanotecnología

Por Iker Olaeta

En pocos años, esta nueva tecnología, sobre la que se está levantando toda una industria, ha desembarcado en el mundo del automóvil. Sus aplicaciones todavía se limitan a un par de campos pero, en unos años revolucionará nuestro modo de vida. Así queda recogido en un informe de la compañia "Frost & Sullivan" en el que se hace un balance de las perespectivas de la nanotecnología en la automoción.

Productos de limpieza y mobiliario con capas de nanocompuestos con propiedades anti-bacterianas, en los últimos años estos productos han llegado a nuestros hogares y ya lo están haciendo a los coches. Pocos saben que la tapicería del nuevo Opel Insignia tiene una capa protectora a base de nanopartículas, que la hacen resistente a todo tipo de manchas. Sí, también a las de aceite, tomate, tinta o café.

BMW trabaja en la fabricación de coches que se limpian solos y que recargan la batería cuando están aparcados gracias a una pintura construida como minúsculas células solares. Merced a la aplicación de la nanotecnología a la industria del automóvil, informa Tecnologías Científicas, los nuevos prototipos estarán dotados de parabrisas que regulan la luz y con retrovisores que reducen hasta un 80% la iluminación de los otros vehículos. La nanotecnología permitirá también dotar a los vehículos de nanosensores capaces de detectar moléculas de hielo en la carretera, y de filtros con nanoporos que reduzcan la contaminación y el consumo de combustible. A más largo plazo será posible incluso comprar un coche con nanopartículas que se autoensanblen solas, átomo a átomo, cuando el vehículo esté en nuestro jardín, a la medida de nuestros sueños.

Por Elisa García-Tabarés Valdivieso

Existen diversas estrategias para sintetizar nanocristales con diferentes propiedades que dependen de las aplicaciones. Los QDs se pueden conjugar a anticuerpos, oligonucleótidos o aptámeros, o pueden cubrirse con estreptavidina y el QD puede ser usado como una etiqueta fluorescente no específica.

Muchos QDs requieren encapsulación con micelas de copolímeros, micelas de fosfolípidos, nano o micro esferas o bien cáscaras de polisacáridos anfifílicos.

La conjugación con Abidinea puede ser modificada empleando ácido dihidroxilipoico.

Por otra parte, la técnica de nanoencapsulación de nanocristales con sustancias poliméricas anfifílicas ha sido usada para preparar CdSe/ZnS que es el más empleado y el ácido mercaptoetanoico se ha empleado para solubilizar el complejo CdSe/ZnS.

Aplicaciones

• Optoelectrónica. Con los puntos cuánticos de materiales semiconductores, como arseniuro de indio y fosfuro de indio, se fabrican diodos láser emisores de luz más eficientes que los usados hoy en lectores de CD, de códigos de barras y demás. Así que se espera que acaben sustituyéndolos a corto o medio plazo.
• Biomedicina. En este caso, los puntos cuánticos no están embebidos en una matriz, sino que son cristales independientes, pero su fundamento y sus propiedades físicas son las mismas. Los puntos cuánticos emiten luz brillante y muy estable. Con ellos se obtienen imágenes de mucho contraste usando láseres menos potentes, y no existe el temor de que se apaguen.
• Paneles solares experimentales. La tercera generación de células fotovoltaicas usa entre otras posibilidades las superficies con puntos cuánticos. El rendimiento es mayor que las células de primera y segunda generación y su fabricación es más barata.
• Nuevos sistemas de iluminación con un rendimiento más eficiente.

Por Pilar Barrado 

Los nanotubos son objetos que poseen estructura tubular con diámetros del orden de un nanómetro, o sea, de un millonésimo de milímetro y, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, por lo que dispone de una relación longitud : anchura tremendamente alta. El carbono es de los pocos materiales que puede llegar a formar nanotubos, al igual que puede adoptar otras formas por su estructura cristalina. Los nanotubos de carbono más estudiados son los de estructuras de fullerenos.

Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre.

 El grafito (sustancia utilizada en lápices) es formado por átomos de carbono estructurados en forma de panel. Estas capas tipo panel se colocan una encima de otra. Una sola capa de grafito es muy estable, fuerte y flexible. Dado que una capa de grafito es tan estable sola, se adhiere de forma débil a las capas de al lado, por esto se utiliza en lápices, porque mientras se escribe, se caen pequeñas escamas de grafito. En fibras de carbono, las capas individuales de grafito son mucho más grandes que en lápices, y forman una estructura larga, ondulada y fina, tipo-espiral. Se pueden pegar estas fibras una a otras y formar así una sustancia muy fuerte, ligera (y cara) utilizada en aviones, raquetas de tenis, bicicletas de carrera etc. Pero existe otra forma de estructurar las capas que produce un material más fuerte todavía, enrollando la estructura tipo-panel para que forme un tubo de grafito. Este tubo es un nanotubo de carbono.

         En el caso de formar nanotubos de carbono, éstos pueden ser clasificados en función de parámetros estructurales de los mismos y así podemos establecer las siguientes clasificaciones:

            1.- Según el número de capas, pueden ser:

- nanotubos de capa múltiple, formadas por capas concéntricas de forma cilíndrica:

- nanotubos de capa múltiple, formadas solo por una capa bidimensional de grafito:

2.- Clasificación genérica:

- nanotubos charal, no tiene simetría de reflexión y son no isomórficos.

- nanotubos no-chiral, poseen simetría de reflexión y son isomórficos.

En cuanto a las características de los nanotubos de carbono, además de ser tremendamente resistentes, poseen propiedades eléctricas interesantes. Una capa de grafito es un semi-metal, esto quiere decir que tiene propiedades intermedias entre semiconductores (como la silicona en microchips de ordenador, cuando los electrones se muevan con restricciones) y metales (como el cobre utilizado en cables cuando los electrones se mueven sin restricción). Cuando se enrolla una capa de grafito en un nanotubo, además de tener que alinearse los átomos de carbono alrededor de la circunferencia del tubo, también las funciones de onda estilo mecánica cuántica de los electrones deben ajustarse. Este ajuste restringe las clases de función de onda que puedan tener los electrones, lo que a su vez afecta el movimiento de éstos. Dependiendo de la forma exacta en la que se enrolla, el nanotubo puede ser un semiconductor o un metal.

Por Christian Jacq 

     Como toda ciencia emergente, la nanotecnología presenta innumerables ventajas, muchas son las aplicaciones que permitirán mejorar la calidad de vida de la sociedad actual. Sin embargo, junto a todos estos aspectos positivos, merece la pena reflexionar sobre los posibles "riesgos" igualmente. Los posibles impactos de la nanotecnología en el medio ambiente o en nuestra salud han sido objeto de preocupación en determinadas instancias. El gobierno británico, por ejemplo, encargó un informe independiente sobre las posibles consecuencias de estas nuevas tecnologías a la Royal Society y a la Royal Academy of Engineering. El informe, publicado hace menos de dos años, consta de diez capítulos y en él se reflexiona tanto sobre los aspectos beneficiosos, como sobre los posibles riesgos.
     Cada vez son más las voces que proponen un aumento considerable en las inversiones destinadas a evaluar los posibles riesgos de las nuevas tecnologías. Una de las mayores preocupaciones es ganar la "batalla de la opinión pública" y evitar, en la medida de lo posible, que la nanotecnología tenga el mismo impacto negativo en la sociedad que en su momento tuvieron los alimentos modificados genéticamente. Una percepción negativa de la misma podría poner en peligro grandes inversiones, se prevé que para el año 2015 la nanotecnología genere hasta un billón de dólares en la economía mundial y que emplee a más de dos millones de personas en todo el mundo. En la actualidad, la inversión en I+D en nanotecnología supone 9000 millones de dólares, siendo el mayor inversor EEUU; sin embargo, éste tan sólo invierte 39 millones de dólares en estudios orientados al conocimiento del efecto que las nanopartículas pueden tener en el medio ambiente y en el hombre.
     Las nanopartículas, debido a su pequeño tamaño, son fácilmente asimilables por los organismos ya sea por inhalación, ingesta o incluso a través de la piel. Lo cierto es que esto no es nada nuevo, en la atmósfera se encuentran numerosas nanopartículas derivadas, entre otras cosas, de la quema de combustibles fósiles. La aplicación de la nanotecnología podría conllevar un aumento considerable de la exposición a estas partículas, cuyas consecuencias deben ser investigadas, especialmente las derivadas de su mayor movilidad y reactividad.

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