Nanotecnología

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.

      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. Leer más »