viernes, 1 de enero de 2010

CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA NANOTECNOLOGÍA

INTRODUCCIÓN

Piense en la cabeza de un alfiler. Intente imaginar "algo" un millón de veces más pequeño y que además sea un robot. A esa escala se maneja la nanociencia o nanotecnología, que permite llegar a lugares donde nunca antes el ser humano ha llegado.

La forma en que este trabajo sea tomado, se verá marcada por una gran pero muy simple situación. Debemos tener claro que la nanotecnología no es ciencia ficción. La información que tiene en sus manos no fue sacada de ningún libro de Julio Verne, esto ya es realidad en nuestros tiempos, y su avance y desarrollo están tan presentes como cualquier otra tecnología. De hecho, la tenemos tan cerca, que la mayoría de la población no se da cuenta. Ni si quiera sospecha.

Esta ciencia significa una verdadera revolución en la vida del ser humano. Nada volverá a ser igual. En nuestro afán de ser perfectos, el hombre se acerca cada vez más a su objetivo y como una gran bola de nieve, esto parece no tener vuelta atrás.
Científicos de todo el mundo están trabajando –desde hace muchos años- para seguir desarrollando esta tecnología, y sus frutos ya están entre nosotros.

Repasaremos algunos de los avances que esta ciencia nos está brindando, veremos lo que se pronostica para el futuro, sus distintas ramas, e intentaremos analizar desde el punto de vista social, la repentina llegada de la nanotecnología a nuestras vidas.


I. GENERALIDADES:


1. ETIMOLOGÍA:

El término “nano” viene del latín nanus, que significa enano. Científicamente, es una unidad de medida y equivale a una milmillonésima (10-9) parte. Un nanómetro es igual a 1/1000 micras.

2. LA TÉCNICA:

Construir cosas átomo por átomo. Crear máquinas del tamaño de una molécula de carbón  -o más pequeñas- capaces de construir, átomo a átomo, todo lo que hoy nos rodea, o lo que deseemos tener en el futuro.

Explicaremos esto, poniendo como ejemplo el controversial tema de la “manipulación genética” o biotecnología. Ordenando los cromosomas de la cadena de ADN se pueden obtener individuos con ciertas características e incluso crear nuevas cualidades para el ser humano.

En la naturaleza, puestos en orden de una manera, los  átomos componen aire, tierra, agua, etc. Con otro diseño, los mismos átomos formarían unas fabulosas frutillas frescas.

Para llegar ahí, hay que crear maquinas de ensamblaje molecular, que a su vez crearan otras mayores. Este proceso sigue hasta que las maquinas de ensamblaje puedan configurar el producto final, utilizando como única materia prima cantidades amorfas de los átomos necesarios.

3. DEFINICIÓN:

La nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes para los problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por la humanidad. Las nanotecnologías prometen beneficios de todo tipo, desde aplicaciones médicas nuevas o más eficientes a soluciones de problemas ambientales y muchos otros; sin embargo, el concepto de nanotecnología aún no es muy conocido en la sociedad.

Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro (10-9) metros). Para comprender el potencial de esta tecnología es clave saber que las propiedades físicas y químicas de la materia cambian a escala nanométrica, lo cual se debe a efectos cuánticos. La conductividad eléctrica, el calor, la resistencia, la elasticidad, la reactividad, entre otras propiedades, se comporta de manera diferente que en los mismos elementos a mayor escala.

Aunque en las investigaciones actuales con frecuencia se hace referencia a la nanotecnología (en forma de motores moleculares, computación cuántica, etcétera), es discutible que la nanotecnología sea una realidad hoy en día. Los progresos actuales pueden calificarse más bien de nanociencia, cuerpo de conocimiento que sienta las bases para el futuro desarrollo de una tecnología basada en la manipulación detallada de las estructuras moleculares.

4. HISTORIA:

El ganador del premio Nobel de Física (1965), Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado En el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom).

Otro hombre de esta área fue Eric Drexler quien predijo que la nanotecnología podría usarse para solucionar muchos de los problemas de la humanidad, pero también podría generar armas poderosísimas. Creador del Foresight Institute y autor de libros como Máquinas de la Creación Engines of Creation muchas de sus predicciones iníciales no se cumplieron, y sus ideas parecen exageradas en la opinión de otros expertos, como Richard Smalley.

Pero estos conocimientos fueron más allá ya que con esto se pudo modificar la estructura de las moléculas como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día los encontramos en todos nuestros hogares y que sin ellos no podríamos vivir. Pero hay que decir que este tipo de moléculas se les puede considerar “grandes”...
Con todos estos avances el hombre tuvo una gran fascinación por seguir investigando más acerca de estas moléculas, ya no en el ámbito de materiales inertes, sino en la búsqueda de moléculas orgánicas que se encontrarán en nuestro organismo.

No fue sino hasta principios de la década de los cincuenta cuando Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick propusieron que el ADN era la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los procesos del organismo y de aquí se tomó la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la vida.

Con todos estos avances han surgido también nuevas ciencias como es la ingeniería genética que hoy en día todos han oído escuchar acerca de las repercusiones que puede traer la humanidad como es la clonación o la mejora de especies. Entre estas ciencias también se encuentra otras no muy conocidas como es la nanotecnología, a la cual se le puede definir como aquella que se dedica a la fabricación de la tecnología en miniatura.

La nanotecnología, a diferencia de la ingeniería genética, todavía no esta en pasos de desarrollo; Se le puede considerar como “una ciencia teórica” ya que todavía no se le ha llevado a la practica ya que aún no es viable, pero las repercusiones que acarreara para el futuro son inmensas.

5. CLASIFICACIÓN:


Según las técnicas de aplicación se divide la nanotecnología en dos:
Top-Down: Se trata de diseñar y miniaturizar el tamaño de estructuras para obtener a Nanoescala sistemas funcionales, algunas de sus aplicaciones se presentan de forma clara en la producción de nanoelectronica (miniaturización de sistemas electrónicos a nanoescala).
Bottom up (nanotecnología molecular): Se centra en la construcción de estructuras y objetos a partir de sus componentes atómicos y moleculares; este tipo de nanotecnología es acogida como el enfoque principal de la nanotecnología ya de que a de permitir que la materia pueda controlarse de manera extremadamente precisa.

Por otra parte se puede clasificar la nanotecnología según el medio en la cual se ve aplicada. De esta forma se divide como seca y húmeda.

Nanotecnología Húmeda: Va dirigía al desarrollo de sistemas biológicos para la manipulación de material genético, membranas, encimas y componentes celulares, y todo sistema que necesite un medio acuoso.
Nanotecnología Seca: Va dirigida principalmente al campo de la electrónica y a todos aquellos elementos cuya funcionalidad se vean directamente alterados por la exposición a un medio húmedo, como por ejemplo el magnetismo, dispositivos ópticos y desarrollo de materiales inorgánicos.

6. IMPORTANCIA:

Hoy instituciones como la NASA y NSF (Nacional Science Foundation) consideran la nanotecnología como uno de los sectores estratégicos nº 1.
Pronto, asegura un informe de tendencias de la compañía de predicciones Deloitte, la nanotecnología será la base de toda la industria manufacturera.


7. INVERSIÓN:

Algunos países en vías de desarrollo ya destinan importantes recursos a la investigación en nanotecnología. La nanomedicina es una de las áreas que más puede contribuir al avance sostenible del Tercer Mundo, proporcionando nuevos métodos de diagnóstico y cribaje de enfermedades, mejores sistemas para la administración de fármacos y herramientas para la monitorización de algunos parámetros biológicos.

Actualmente, alrededor de 40 laboratorios en todo el mundo canalizan grandes cantidades de dinero para la investigación en nanotecnología. Unas 300 empresas tienen el término “nano” en su nombre, aunque todavía hay muy pocos productos en el mercado.

Algunos gigantes del mundo informático como IBM, Hewlett-Packard (HP), NEC e Intel están invirtiendo millones de dólares al año en el tema. Los gobiernos del llamado Primer Mundo también se han tomado el tema muy en serio, con el claro liderazgo del gobierno estadounidense, que para este año ha destinado 570 millones de dólares a su National Nanotechnology Initiative.

En España, los científicos hablan de “nanopresupuestos”. Pero el interés crece, ya que ha habido algunos congresos sobre el tema: en Sevilla, en la Fundación San Telmo, sobre oportunidades de inversión, y en Madrid, con una reunión entre responsables de centros de nanotecnología de Francia, Alemania y Reino Unido en la Universidad Autónoma de Madrid.


II. DESARROLLO DEL TEMA:


1. NANOTECNOLOGÍA Y RELACIÓN TELEINFORMATICA:

Nuevos avances en nanotecnología pone a tiro a las supercomputadoras del mañana. Dentro de unos años, las computadoras serán bastante diferentes de las actuales. Los avances en el campo de la nanotecnología harán que las computadoras dejen de utilizar el silicio como sistema para integrar los transistores que la componen y empiecen a manejarse con lo que se llama mecánica cuántica, lo que hará que utilicen transistores a escala atómica.

Aproximadamente para el año 2010, el tamaño de los transistores o chips llegará a límites de integración con la tecnología actual, y ya no se podrán empaquetar más transistores en un área de silicio, entonces se entrará al nivel atómico o lo que se conoce como mecánica cuántica.

Las computadoras convencionales trabajan simbolizando datos como series de unos y ceros –dígitos binarios conocidos como bits. El código binario resultante es conducido a través de transistores, switches que pueden encenderse o prenderse para simbolizar un uno o un cero.

Las computadoras cuánticas, sin embargo, utilizan un fenómeno físico conocido como “superposición”, donde objetos de tamaño infinitesimal como electrones o átomos pueden existir en dos o más lugares al mismo tiempo, o girar en direcciones opuestas al mismo tiempo. Esto significa que las computadoras creadas con procesadores superpuestos puedan utilizar bits cuánticos –llamados qubits- que pueden existir en los estados de encendido y apagado simultáneamente.

De esta manera, estas computadoras cuánticas pueden calcular cada combinación de encendido y apagado al mismo tiempo, lo que las haría muchísimo más veloces que los actuales procesadores de datos a la hora de resolver ciertos problemas complejos de cálculos matemáticos. La investigación de la computación cuántica está ganando terreno rápidamente en laboratorios de investigación militares, de inteligencia y universidades alrededor del planeta. Entre otros, están involucrados gigantes como AT&T, IBM, Hewlett-Packard, Lucent and Microsoft.

En electrónica, miniaturización es sinónimo de éxito. Reducir el tamaño de los circuitos integrados implica una respuesta más rápida y un menor consumo de energía. Y en esta escalada hacia lo extremadamente pequeño, la nanotecnología se convierte en un aliado imprescindible.

1.1. Informática a Nanoescala:

Hasta ahora nos habíamos habituado a que la Ley de Moore, que afirma que la capacidad de nuestros ordenadores se dobla cada 18 meses, se cumpliera a rajatabla. Pero la realidad muestra que, utilizando la tecnología convencional, que utiliza los transistores como pieza básica, este desarrollo alcanzará pronto sus límites. La alternativa para que el progreso no se detenga es crear los dispositivos de almacenamiento a escala molecular, nuevos métodos de cálculo, interruptores moleculares y cables de tubos de carbono estirados. En definitiva, lo que se conoce como ordenadores cuánticos.

El primer paso hacia estos dispositivos se producía a finales de agosto de 2001, cuando los investigadores de IBM crearon un circuito capaz de ejecutar cálculos lógicos simples mediante un nanotubo de carbono autoensamblado. En estos momentos es la empresa Hewlett-Packard la que se encuentra más cerca de crear una tecnología capaz de sustituir a los actuales procesadores. Hace tan solo unos meses daban un paso de gigante al lograr que una nueva técnica basada en sistemas usados actualmente en matemáticas, criptografía y telecomunicaciones les permita crear dispositivos con equipos mil veces más económicos que los actuales. La compañía promete que habrá chips de sólo 32 nanómetros en el mercado dentro de 8 años.

Tan importante como la velocidad de procesamiento es la capacidad de almacenamiento. Eso lo sabe bien Nantero, una empresa de nanotecnología que trabaja en el desarrollo de la NRAM. Se trata de un chip de memoria de acceso aleatorio no volátil y basada en nanotubos. Sus creadores aseguran que podría reemplazar a las actuales memorias SRAM, DRAM y flash, convirtiéndose en la memoria universal para teléfonos móviles, reproductores MP3, cámaras digitales y PDAs.

1.2. Computadoras casi Invisibles:

La nanotecnología será un salto importante en la reducción de los componentes, y ya hay avances, pero muchos de estos adelantos se consideran secretos de las empresas que los están desarrollando.
El tamaño de las computadoras del futuro también podría sorprender, ya que podría ser la quincuagésima parte (cincuenta veces menor) de una computadora actual de semiconductores que contuviera similar número de elementos lógicos. La reducción del tamaño desemboca en dispositivos más veloces; las computadoras podrán operar a velocidades mil veces mayores que las actuales.

Algunos estudios pronostican que la técnica híbrida, que conjuga microcircuitos semiconductores y moléculas biológicas, pasará bastante pronto del dominio de la fantasía científica a las aplicaciones comerciales. Las pantallas de cristal líquido ofrecen un espléndido ejemplo del sistema híbrido que ha triunfado. Casi todas las computadoras portátiles utilizan pantallas de cristal líquido, que combinan dispositivos semiconductores con moléculas orgánicas para controlar la intensidad de la imagen en la pantalla. Son varias las moléculas biológicas que se podrían utilizar con vistas a su utilización en componentes informáticos.

2. NANOTECNOLOGÍA Y NANOCOMPONENTES:



La nanotecnología promete chips y conmutadores construidos átomo a átomo que darán paso a una nueva generación de productos de red más pequeños, rápidos y baratos.

La nanotecnología podría llevarnos a un mundo automatizado de arquitecturas autorreparables, chips reconfigurables, redes inalámbricas basadas en sensores y sobremesas auto cargables bajo el principio de “pago por uso”. ¿Ciencia-ficción? No para Charles Ostman, miembro del Institute for Global Futures, quien en la pasada edición de Nanotech Planet Conference and Expo aseguró que las tecnologías de la información se hallan en plena transición desde la operación humana de los sistemas a un escenario formado por nodos orgánicos optimizados.

Cierto que este “nanofuturo”, un tanto esotérico para los profanos, remite a la imaginería popular que se ha ido formando durante los últimos años alrededor de “Star Trek”, con unos imprescindibles toques de replicación genética, pero los profesionales de TI al menos saben que la nanotecnología, o como poco la investigación científica que lleva a ella, es muy real. La National Nanotechnology Initiative, puesta en marcha en 1996 por el Gobierno Federal de Estados Unidos, destinará este año 570 millones de dólares en I+D, un 35% más que en 2001. Las actuaciones en I+D de la Unión Europea en el ámbito de la nanotecnología, se inscribieron, dentro del pasado IV Programa Marco, en el programa ESPRIT, y más concretamente en la iniciativa MEL-ARI (MicroElectronics Advanced Research Initiative) Nanoscale Integrated Circuits. Actualmente, se enmarcan en V Programa Marco, dentro de IST (Information Society Tecnologies).
Sobre una base común de fundamentos informáticos, biológicos, químicos y físicos, se entiende por nanotecnología la manipulación de materiales a escala atómica, donde un nanómetro representa la milmillonésima parte de un metro. Su aplicación práctica es muy versátil: los bloques de este edificio nanométrico pueden ser utilizados tanto para desarrollar un conmutador electrónico de tamaño molecular como una versión miniaturizada de todo el sistema lógico de un ordenador.

La aparición del circuito integrado constituye la primera etapa del proceso de miniaturización de los elementos de los circuitos electrónicos. Cada vez es mayor el número de transistores que se pueden introducir en un microchip; de hecho, en estos momentos las cifras giran alrededor de los mil millones de transistores por chip. Además, el tamaño del propio chip sigue disminuyendo.

“Dentro de esta clara tendencia hacia la miniaturización, para poder seguir reduciendo el tamaño es necesario utilizar estructuras cuánticas; es en este momento cuando aparece la nanotecnología como solución. Se puede decir que la nanotecnología ha abierto una nueva etapa en la microelectrónica en la que se siguen reduciendo los tamaños del chip mediante la utilización en los componentes de estructuras cuánticas y moléculas. Dentro de la nanotecnología se ha creado una nueva área conocida como electrónica molecular, que se basa en la utilización de moléculas con capacidad para actuar como componentes electrónicos con muy elevadas velocidades de conmutación.”, afirma Ángeles Grado-Caffaro, analista de TIC y colaboradora habitual de Comunicaciones World.

2.1. Dentro de cincuenta años:

No es de extrañar, por tanto, que los nanotecnólogos reunidos en la Nanotech Planet Conference and Expo predijeran que, dentro de diez años, terabytes de memoria cacheada en un chip llegarán al mercado de consumo en forma de juegos, juguetes y cámaras, marcando un paso cualitativo de la electrónica de silicio a la electrónica molecular. Cuarenta años más, y la visión de los expertos nos lleva a híbridos electrónico-moleculares que reemplazarán a las redes conmutadas basadas en silicio, en las que los procesos realizados hoy por los ordenadores serán la tarea habitual de dispositivos de baja potencia que cabrán en la palma de la mano.

La nanotecnología aplicada a la informática promete seguir avanzando hacia circuitos integrados cada vez más rápidos, pequeños y con un menor consumo de energía. Eso significa integrar más circuitería en microchips menos caros que los que permite el silicio; más concretamente, memorias moleculares con una densidad de almacenamiento un millón de veces superior a la de los chips actuales más avanzados. Pero esto, ya difícil de conseguir, no es el final. Según los investigadores, el próximo paso será desarrollar y producir diseños moleculares capaces de auto ensamblarse para conseguir el tipo de dispositivo deseado en cada momento.

2.2. Nanoproducción:

Para producir nanocomponentes los investigadores usan las técnicas Atomic Force Microscopy (AFM) y Scanning Tunneling Microscopy (STM), que se encargan concretamente de crear mapas topográficos átomo a átomo, y de reunirlos e integrarlos. átomos y empujar y reunir átomos en un lugar. De un modo similar a la técnica fotolitográfica empleada para crear microchips, se puede trabajar a escala nanométrica usando rayos de electrones procedentes de microscopios específicos.

Estas herramientas son esenciales para construir moléculas en forma de balón de fútbol formadas por 60 átomos de carbono, que se combinan con otros tipos de átomos, como los de nitrógeno, para adquirir mayor fortaleza y elasticidad. Una aplicación potencial de este tipo de componente puede ser revestir y proteger los discos duros, por ejemplo.
Los tubos de carbono de cristal, también llamados nanotubos, son similares a los anteriores pero con miles de átomos. Combinando estos cilindros de distintas formas, tamaños y propiedades eléctricas, actúan como semiconductores que están siendo aplicados a componentes electrónicos como los transistores o las puertas lógicas de los ordenadores.

2.3. Últimos desarrollos:

Desde hace años, la I+D pública y privada trabaja incansablemente en la nanotecnología con vistas a conseguir resultados prácticos que permitan dar un avance significativo en este campo. Concretamente dentro de las tecnologías de la información, durante los últimos meses se han dado importantes pasos con este objetivo.

Ordenadores: Investigadores de IBM anunciaron en diciembre de 2001 la creación de un tubo de prueba con miles de millones de moléculas que actúa como un ordenador cuántico capaz de realizar los cálculos más complicados hasta la fecha. Se prevé que las primeras aplicaciones de la informática cuántica sean su actuación como coprocesadores destinados a rendir problemas matemáticos de gran dificultad y efectuar búsquedas no estructuradas.

Circuitos integrados: En agosto de 2001, IBM dio a conocer el primer circuito de ordenador de funcionamiento lógico basado en una sola molécula. Este circuito lógico, formado por nanotubos de carbono, representa un paso fundamental hacia los ordenadores moleculares, mucho más pequeños y rápidos y con un menor consumo de energía que los actuales.

Procesadores: Hewlett-Packard y UCLA patentaron el pasado mes de enero una técnica de construcción de chips lógicos complejos a escala molecular. Esta tecnología utiliza una sencilla red de cables del tamaño de un átomo conectados por conmutadores electrónicos unimoleculares. Los investigadores de HP esperan poder fabricar en 2005 un chip de 16 Kb de memoria, y un año después un chip electrónico molecular, dirigidos a los mercados de memoria no volátil de baja energía.

En diciembre de 2001, IBM presentó un modelo de transistor microscópico de doble puerta que incrementa en rendimiento y reduce el consumo de energía de los circuitos integrados. El transistor, que será lanzado comercialmente en 2006, usa dos puertas para controlar el flujo de conmutación eléctrica de modo que bien se duplique la corriente eléctrica total, bien se reduzca el volumen de electricidad que atraviesa cada una de ellas. También el pasado diciembre, AMD anunció el transistor Complementary Metal Oxide Semiconductor, diseñado para manejar velocidades de conmutación de 3,33 billones de cambios de estado por segundo, la más elevada de las conseguidas hasta hoy. Según AMD, al final de la década este desarrollo permitirá multiplicar por veinte el número de transistores por chip, y por diez el rendimiento de los microprocesadores.

Los Bell Labs de Lucent Technologies dieron a conocer en octubre de 2001 transistores de escala molecular que compiten en rendimiento con los transistores de silicio convencionales. Estos transistores están basados en carbono y han sido probados como amplificadores y conmutadores. En junio del año pasado, Intel anunció el transistor de silicio más rápido del mundo. Tiene un tamaño de veinte nanómetros y se enciende y se apaga más de un billón de veces por segundo, lo que supone una velocidad un 25% mayor que la de los transistores actuales. Intel planea fabricar en 2007 microprocesadores que contengan mil millones de transistores y con velocidades cercanas a los 20 GHz operando a menos de un voltio.

Almacenamiento: IBM anunció en febrero de 2000 el prototipo “Millipede” dedicado a almacenamiento rescribible de alta densidad. Se trata de un dispositivo micro mecánico que mide solo 3 mm cuadrados y almacena casi 1 GB de datos. Se espera que esta tecnología permita conseguir densidades de almacenamiento de alrededor de 400.000 millones de bits por pulgada (25,4 mm) cuadrada, es decir, cien veces superiores a las de los discos duros de hoy.

Alimentación: NEC, Japan Science and Technology Corporation e Institute of Research and Innovation anunciaron en agosto de 2001 el desarrollo de una diminuta célula de carburante usando nanotubos de carbono como electrodos.

La célula, que ofrece alrededor de diez veces la capacidad de una batería de litio, permitirá que los PC del futuro tengan un tiempo de utilización continuado de varios días. El inquietante panorama que promete la nanotecnología abre la imaginación a un futuro prometedor más cómodo y funcional, pero también despierta los temores ancestrales a lo desconocido o, cuando menos, a un entorno que puede acabar siendo incontrolable. Williams introduce al respecto un gramo de cordura: “Nada hay que temer. Ni la nanotecnología nos hará inmensamente ricos, ni los nanobots se revelarán y se adueñarán del mundo”. Valga lo uno por lo otro.


3. APLICACIONES Y AVANCES TECNOLOGICOS:


3.1. FUTURAS APLICACIONES:

Según un informe de un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto, en Canadá, las catorce aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología son:
Almacenamiento, producción y conversión de energía.
Armamento y sistemas de defensa.
Producción agrícola.
Tratamiento y remediación de aguas.
Diagnóstico y cribaje de enfermedades.
Sistemas de administración de fármacos.
Procesamiento de alimentos.
Remediación de la contaminación atmosférica.
Construcción.
Monitorización de la salud.
Detección y control de plagas.
Control de desnutrición en lugares pobres.
Informática.
Alimentos transgénicos.

3.2. AVANCES TECNOLOGICOS:

Hoy en día el avance tecnológico a evolucionado de tal forma que lo que creímos ficción o imposible, ya se esta dando y de forma acelerada, un ejemplo claro de esto es el automóvil, que ya no solo tendrá como función básica transportar de un punto a otro, sino vendrá con muchísimas mejoras que sonarían absurdas al oído de los incrédulos tecnológicos.

Entre estas mejoras están, cumplir con su función básica automáticamente, aparte de servir como transporte será una plataforma informática súper completa; ya que hasta su pintura incluirá muchas computadoras desarrolladas bajo nanotecnología, que permitirán no solo ser mas sensible a los cambios y actuar frente a estos de forma benéfica para el usuario; sino que incluirá características fabulosas como su auto reparación en casi toda su estructura; ejemplo, transmitir datos e información entre conductores, saber donde se encuentra, saber los lugares de mayor concurrencia, evitar tráficos ya sea por accidentes u obstrucciones por reparación o mantenimiento, localizaron de otros autos, y hasta reparar automáticamente su pintura si fuese dañada de forma instantánea.

En fin un sinnúmero de aplicaciones y beneficios para los diferentes usuarios amantes de la tecnología futurista; aplastando tecnologías ya existentes de forma que puede parecer irreal.

Nanotech promete reducir el tamaño de nuestros equipos y, quizás, eliminarlos por completo:
En un interesante artículo, la revista C/Net nos dice "nanotech promete reducir el tamaño de nuestros equipos y, quizás, eliminarlos por completo, al mismo tiempo que vuelve a escribir las normas de cómo accedemos a las redes que tenemos alrededor nuestro". En este mismo artículo se escribe que "científicos en corporaciones y universidades, así como laboratorios del gobierno de EE.UU. están trabajando en la creación de interruptores microscópicos e incluso ordenadores completos construidos desde el nivel molecular y atómico".

Nos viene a la memoria una cita de C. Clarke: "cualquier tecnología suficientemente avanzada no tiene diferencia con la magia". Una importante aplicación de la Nanotecnología en el sector de las telecomunicaciones será en la fabricación de nanocables.

Habrá muchas aplicaciones para nanocables metálicos o magnéticos, por ejemplo, para la construcción de nanoequipos electrónicos y opto-electrónicos, para la interconexión mecánica de equipos cuánticos y para explorar las limitaciones del almacenamiento magnético.

Nanomateriales utilizados para el empaquetado de electrónica podrían ser la solución para satisfacer las necesidades de innovación e integración en las industrias de información, comunicación y electrónica de consumo, al permitir que los fabricantes puedan desarrollar productos competitivos que serán más ligeros, más compactos y mejor integrados.

Nanotecnología y comunicaciones:

Un artículo publicado en la revista Signal nos cuenta los planes del New Jersey Nanotechnology Consortium, donde se están llevando a cabo importantes avances y desarrollos relacionados con la defensa.
Unos de ellos, trata el área militar relacionada con la nanotecnología. Que ya se esta pensando, estudiando y creando prototipos para mejorar las comunicaciones, como también diseñando nanopartículas generadoras de luz para las telecomunicaciones sin necesidad de la presencia de un láser…

“Lo que se pretende con las comunicaciones es aumentar la capacidad de acceso entre los satélites y las estaciones terrestres mediante el uso de nanotecnologías. Sensores basados en nanotecnologías es otro de los objetivos de estas investigaciones en curso. Permitirían observar la superficie terrestre y el fondo del mar mediante lentes que funcionan como el ojo humano.

También se trabaja en nanosensores con la misma capacidad olfativa que un perro, así como en nanomicrófonos que eliminan el ruido de fondo de un campo de batalla, limpiando las comunicaciones.”
Se pretende lograr una fusión plena entre el hombre y la maquina. Donde halla una relación, por ejemplo entre un arma y el hombre. Que la misma logre reconocer y actuar bajo las órdenes exclusivas de su dueño.

Nanotecnología puede crear una red de Internet basada en energía solar:

Unos investigadores de Canadá han demostrado que se puede utilizar la nanotecnología para conseguir un Internet de máxima potencia basado en la potencia de luz. Este descubrimiento podría llevar a una red 100 veces más rápida que la actual.

En un estudio publicado este mes en Nano Letter, el Professor Ted Sargent y compañeros explican el uso de un láser para dirigir a otro con un exactitud sin precedentes, condición necesaria dentro de redes futurísticas de fibra de óptica. “Este descubrimiento enseña como la nanotecnología es capaz de diseñar y crear materiales hechos a mediad a partir de una molécula” según Profesor Sargent.

Hasta ahora investigadores ingenieros no han podido hacer realidad la capacidad de la luz de controlar luz. La imposibilidad de hacer que materiales realicen su potencial teorética se conoce dentro del campo de óptica molecular no-linear como la brecha cuántica “Kuzyk” (Kuzyk quantam gap). “Hasta ahora los materiales moleculares utilizados para cambiar señales de luz con luz han sido más débiles que la teoría física decía que debían ser. Con estos últimos descubrimientos, por primera vez la capacidad de procesar señales que contienen datos por medio de la luz está a nuestro alcance” según Sargent.

Para superar la brecha Kuzyk, dos profesores de la Universidad de Carleton diseñaron una sustancia que combinaba buckyballs con un tipo de polímero. Esta combinación logró crear una capa clara y lisa, diseñada para lograr que las partículas de luz captase la trayectoria de otras partículas.
Luego Sargent y su compañero de la Universidad de Toronto, Qiying Chen, estudiaron las propiedades ópticas de esta nueva sustancia híbrida. Descubrieron que la sustancia era capaz de procesar datos transportados en ondas de telecomunicaciones – los colores infla-rojos de luz utilizados en cables de fibra de óptica. En este sentido, se acercaron más que nunca a lo que según la física mecánica cuantitativa, es posible. Según Sargent, un sistema futuro basado en la comunicación vía fibra óptica podría enviar señales por la red global en un pico-segundo, resultando en un Internet 100 veces más rápido que el actual.

Estas y muchas mas, son algunas de las asombrosas cosas que ya podemos ver y veremos dentro de no mucho tiempo, gracias a esta ciencia que crece sin un stop, La Nanotecnología


4. RIESGOS POTENCIALES:

Los políticos y los científicos están promoviendo la investigación y discusión pública sobre implicaciones ambientales, éticas, económicas, y sociales de la nanotecnología, todo esto en un contexto creciente donde se cruzan expectativas y realidades de lo que podría ser una revolución en ciernes. Es un tema clave.
El Centro para la Nanotecnología Responsable, ha venido fomentando el debate y la difusión de los beneficios y riesgos de la Nanotecnología.

4.1. Sustancias viscosas:

Recientemente, un nuevo estudio ha mostrado como este peligro de la “sustancia viscosa gris” es menos probable que ocurra de como originalmente se pensaba. K. Eric Drexler considera un escenario accidental con sustancia viscosa gris improbable y así lo declara en las últimas ediciones de Engines of Creation. El escenario sustancia viscosa gris clamaba la Tree Sap Answer: ¿Qué oportunidades existen de que un coche pudiera ser mutado a un coche salvaje, salir fuera de la carretera y vivir en el bosque solo de savia de árbol?. Sin embargo, se han identificado otros riesgos mayores a largo plazo para la sociedad y el entorno.
Una variante de esto es la “Sustancia viscosa verde”, un escenario en que la nanobiotecnología crea una máquina nanométrica que se autoreplica que consume todas las partículas orgánicas, vivas o muertas, creando un cieno -como una masa orgánica muerta. En ambos casos, sin embargo, sería limitado por el mismo mecanismo que limita todas las formas vivas (que generalmente ya actúan de esta manera): energía disponible.

4.2. Veneno y Toxicidad:

A corto plazo,a los críticos de la nanotecnología puntualizan que hay una toxicidad potencial en las nuevas clases de nanosustancias que podrían afectar de forma adversa a la estabilidad de las membranas celulares o distorsionar el sistema inmunológico cuando son inhaladas o ingeridas. Una valoración objetiva de riesgos puede sacar beneficio de la cantidad de experiencia acumulada con los materiales microscópicos bien conocidos como el hollín o las fibras de asbestos.

Hay una posibilidad que las nanopartículas en agua potable pudieran ser dañinas para los humanos y otros animales. Las células de colon expuestas a partículas de dióxido de titanio se ha encontrado que se descomponen a mayor velocidad de la normal. Las nanopartículas de dióxido de titanio se usan normalmente en pantallas de sol, haciéndolas transparentes, al contrario de las grandes partículas de dióxido de titanio, que hacen a las pantallas de sol parecer blancas.

4.3. Armas:

La militarización de la nanotecnología es una aplicación potencial. Mientras los nanomateriales avanzados obviamente tienen aplicaciones para la mejora de armas existentes y el hardware militar a través de nuevas propiedades (tales como la relación fuerza-peso o modificar la reflexión de la radiación EM para aplicaciones sigilosas), y la electrónica molecular podría ser usada para construir sistemas informáticos muy útiles para misiles, no hay ninguna manera obvia de que alguna de las formas que se tienen en la actualidad o en un futuro próximo puedan ser militarizadas más allá de lo que lo hacen otras tecnologías como la ingeniería genética. Mientras conceptualmente podríamos diseñar que atacasen sistemas biológicos o los componentes de un vehículo (es decir, un nanomáquina que consumiera la goma de los neumáticos para dejar incapaz a un vehículo rápidamente), tales diseños están un poco lejos del concepto. En términos de eficacia, podrían ser comparados con conceptos de arma tales como los pertenecientes a la ingeniería genética, como virus o bacterias, que son similares en concepto y función práctica y generalmente armas tácticamente poco atractivas, aunque las aplicaciones para el terrorismo son claras.

La nanotecnología puede ser usada para crear dispositivos no detectables – micrófonos o cámaras de tamaño de una molécula, y son posibilidades que entran en el terreno de lo factible. El impacto social de tales dispositivos dependería de muchos factores, incluyendo quién ha tenido acceso a él, cómo de bien funcionan y cómo son usados. E.U.A. ha aportado gran parte de estos avances al igual que los chinos y franceces. Como dato la unión europea produce 29.64% de nanotecologia mundial otro 29 Estados Unidos y el resto pequenos países.


5. LA NANOTECNOLOGÍA EN LA SOCIEDAD:


¿La gente sabe de todo esto? ¿Cuánta información disponible hay al respecto? ¿Qué empresas están involucradas? ¿Qué tan cercano está el futuro de la nanotecnología?

A pesar de lo poco que se sabe al respecto, son varios países y muchas firmas comerciales las que han comenzado a invertir fuertes sumas de dinero en investigación. Por un lado Estados Unidos, Japón, Canadá y la Unión Europea han destinado en los últimos 4 años más de 8.200 millones de euros.
Sólo en el año 2003 Japón y Estados Unidos destinaron 2.000 y 1.200 millones de dólares respectivamente, para fomentar la investigación y su implantación en los procesos industriales.

China también se ha incorporado recientemente a esta carrera con un gran vigor, tras haber formado a miles de científicos fuera de sus fronteras en materias relacionadas con la nanotecnología.
Y grandes compañías como IBM, Motorola, HP, Lucent, Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pfizer, NEC, Corning, Dow Chemical o 3M, han lanzado ya iniciativas significativas en el terreno de la nanociencia.
Samsung, por ejemplo, dedica más de 500 personas a desarrollos basados en Nanotecnología en un centro de investigación creado especialmente para ello.

El motivo de tanto interés no es extraño. La nanotecnología tiene potencial para cambiarlo todo: las medicinas y la cirugía, la potencia de la informática, los suministros de energía, los alimentos, los vehículos, las técnicas de construcción de edificios y la manufactura de tejidos, entre otros casos.
Mientras unos lanzan a los cuatro vientos sus expectativas sobre la ciencia de lo pequeño, otros prefieren mantener en secreto sus propios avances. General Motors, fabricante de automóviles, es un ejemplo de ello. Es la empresa de nanotecnología más grande del mundo, pero no van contándolo por ahí.

El gigante del motor vende toneladas de un material llamado nanocomposit, una combinación de partículas de arcilla con plástico, que da lugar a un material tan resistente como el metal, pero mucho más ligero. Esta aleación es, al parecer, muy fácil de fabricar, por lo que GM no va por ahí alardeando de su nanotecnología, sino que se limita a decir que tiene autos mejor preparados.

El tema, es que la nanotecnología ya forma parte de nuestras vidas y tiene la capacidad de cambiar y mejorar prácticamente cualquier producto ya hecho por humanos. Por ejemplo, en Chile, Daewoo Electronics ya lanzó al mercado, refrigeradores y lavadoras que incorporan la tecnología nanosylver; lo que no es más que unas pocas partículas de plata, que no permiten la aparición de hongos en la ropa ni en los alimentos.
Desde una pintura de muros que alerta cuando hay una fuga de gas o cambia de color cuando uno desea modificar la decoración, pasando por materiales que generan electricidad durante el día para utilizarla al anochecer, naves espaciales extremadamente livianas pero resistentes, computadores más pequeños y poderosos, hornos que permitan transformar unas pocas células de vaca en un bistec, hasta nanomáquinas que sean capaces de crear nanoproductos, son solo algunos de los proyectos que están en desarrollo. En Japón ya está a la venta, una tela especial que no permite que un cuchillo la corte.

No se trata solo una tela resistente, sino que se trata de pequeñas moléculas inteligentes, que saben cuando se trata de una punta de un cuchillo y no permiten que corte la tela. Los bomberos de Alemania ya cuentan con trajes especiales que cambian de color cuando hay gases peligrosos en el ambiente. Todo gracias a la nanotecnología.

La reducción de los componentes electrónicos revolucionará de gran manera la relación tamaño/rendimiento en los computadores. Estos serán de tamaños microscópicos y almacenaran y procesarán datos cientos de miles de veces más, que los de hoy en día.

La humanidad puede encontrarse ante dilemas sumamente complicados. Avances tecnológicos importantes que pueden tropezar con impactos medioambientales o alteraciones del poder político y militar. Algunos expertos han querido ver en la nanociencia una nueva era para la humanidad que llevará consigo alteraciones sociales, políticas, económicas y empresariales. Algunos avances nanotecnológicos pueden ser de tal magnitud que las empresas y los gobiernos que tengan su control pueden acaparar unas cuotas de poder hasta ahora desconocidas. Los avances de cotizaciones en bolsa de algunas de estas empresas pueden "palidecer" los resultados que hace escasos años lograron las punto.com en el Nasdaq y los mercados financieros.

¿Cómo digerirá la sociedad estos avances? ¿Están los estratos preparados? ¿Hay conciencia política sobre la relevancia del tema? ¿Hay divulgación de estos temas entre los ciudadanos? ¿La TV y la prensa introducen estos debates y su divulgación en las masas? ¿Será que prefieren mantener todo esto en silencio, con un perfil muy bajo, para que la humanidad no se de cuenta de estos avances, y así les llegue todo de golpe? ¿Querrán que nos encontremos con la perfección de un día para otro sin tomar conciencia de qué significa y cómo se llegó a ello?

El poder llegar a conocer, manipular y controlar la materia a escala nanométrica va a tener innumerables repercusiones en la mayoría de las áreas científicas, económicas y sociales, de forma que va a originar un verdadero impacto de escala en el devenir de la sociedad y del propio ser humano.

Las visiones pueden ser perturbadoras. Primero una apocalíptica, sensación que ronda en forma permanente a los nuevos avances: armas letales, como microscópicos robots construidos por nanoensambladores, que recorren las ciudades arrasando con sus habitantes mientras se duplican a sí mismos.

En segundo término existe otra visión más edificante (literalmente): edificios que se erigen solos, como por arte de magia, bajo las órdenes de nanorobots equipados con nanocomputadoras que aparte de duplicarse inducen la creación y ensamblaje de estructuras a nivel molecular. Ciudades enteras podrían crearse, o recrearse.

Podrían fabricarse así autopistas o televisores. También sería posible eliminar la contaminación ambiental con nanomáquinas diseñadas para "comérsela", y crear alimentos o automóviles que pueden cambiar de forma, muebles, procesos automáticos de limpieza corporal, drogas artificiales, libros... los nanorobots podrían reparar tuberías y, por supuesto, como lo vimos anteriormente, generar una nueva frontera de aplicaciones médicas, incluyendo la regeneración de tejidos.

La nanociencia se ha puesto a la par de la tecnología más avanzada. Sin embargo, la mayoría de la tecnología tiene su base en la naturaleza. Al fin y al cabo, ¿No somos los seres vivos máquinas casi perfectas? Fijémonos en un ojo. Es una máquina casi perfecta diseñada para ver. No por la forma que tiene, sino porque las proteínas que se encuentran en su interior son nanomáquinas de gran precisión. Millones de años de evolución han propiciado que cada proteína esté especializada en una tarea. Para percibir cada color -es decir, para detectar la longitud de una onda determinada- existe una proteína específica en el ojo; no sirve cualquiera. Necesita unos átomos determinados, y, además, organizados de una forma determinada.
Fijémonos ahora en un Alerce.

Tiene un tronco muy robusto; y, a medida que va creciendo es cada vez más robusto. El secreto tiene su origen en los tejidos internos del tronco, en las pequeñas moléculas que se encuentran dentro: la celulosa. Sólo se consigue una celulosa tan resistente organizando las moléculas de una determinada manera. Organizando los átomos de otra forma la celulosa no sería más resistente que cualquier otra molécula. Precisamente ahí se encuentra el secreto de la nanotecnología: veamos cómo se organizan los átomos en la naturaleza y organicémoslos a nuestro gusto. De forma que puedan hacer el proceso que queramos, para que conseguir las nanomáquinas más perfectas que podamos imaginar.


III. CONCLUSIONES


La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.

Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.
Nos interesa, más que su concepto, lo que representa potencialmente dentro del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la industria, la informática, la medicina (nanomedicina), etc.

Estas nuevas estructuras con precisión atómica, tales como nanotubos de carbón, o pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano pueden introducirnos en una nueva era. Los avances nanotecnológicos protagonizarían de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de desarrollos con una gran repercusión en su instrumentación empresarial y social.

El camino hacia la perfección se ve cada vez más claro. El ser humano se acerca más y más a su objetivo final. Ha trabajado mucho para lograrlo, y no dejará que nadie lo detenga. Si los ojos para ver la perfección humana, están puestos en el futuro, déjeme decirle una sola cosa:

El futuro, ya está aquí. Ya hay mucha gente trabajando, mientras ustedes leen esto, para que todo lo que aquí mencionemos se haga realidad, en unos 15 o 20 años más.

Debemos, de alguna forma, lograr que la población mundial -o nacional sepa todo esto. Ellos deben estar informados. Preparados. Sino, todos estos avances les llegarán de la noche a la mañana y será muy peligroso. Especialmente por la manipulación de masas que ciertas empresas podrían llevar a cabo. La sociedad debe estar consciente de lo que se viene. La única manera de que la gente pueda asimilar todo esto, es informándoles. Y ese fue el único objetivo de este trabajo.

Por favor pongan atención de ahora en adelante, a los nuevos productos que saldrán al mercado. Ya ustedes saben entonces a lo que se refieren con el término nano.

Podemos decir que muchos progresos de la nanociencia estarán entre los grandes avances tecnológicos que cambiarán el mundo.

Somos conscientes que nos encontramos en un momento crítico en el desarrollo de nuestra sociedad y del sector, debiendo hacer frente a retos importantes y globalizados como son el cambio climático y la mayor eficiencia energética.

Nadie puede predecir el futuro de forma precisa. Pero este informe identifica las tendencias clave que, probablemente, perfilen las próximas décadas, proyectándolas al año 2030. Sí tenemos una certeza indiscutible: la enorme velocidad en los cambios, que hemos observado desde los años 80 continuará acelerándose tanto, que en algunos aspectos nuestra vida en 2030 será muy diferente de la actual.

“Los principios de la Física, como yo lo veo, no hablan de la posibilidad de maniobrar cosas átomo por átomo. Esto no es un intento de violar alguna ley; es algo que en principio se puede hacer; pero en la práctica no se ha hecho porque somos demasiado grandes.”

Richard Feynman (1959)


IV. BIBLIOGRAFÍA:

PortalCiencias.com. Nuevas Tecnologías [acceso 21 de marzo del 2009]. Disponible en http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanoinfor.html
CienciaySociedad.com por Francisco Gil. Nanotecnología y Nanociencia [actualizada el 21 de febrero del 2009; acceso 21 de marzo del 2009]. Disponible en http://www.cienciaysociedad.info/nano/
Baquia.com por Pedro Pequeño. La Nanotecnología afecta su negocio [actualizada el 4 de marzo del 2003; acceso 22 de marzo del 2009]. Disponible en http://www.baquia.com/noticias.php?id=6577
Instituto de Economía Internacional por Andrés Pedreño. Nanotecnología y Nanociencia: Aspectos Económicos [acceso 22 de marzo del 2009].Disponible en http://iei.ua.es/nanotecnologia
Euroresidentes.com. Nanotecnología [actualizada el 19 de agosto del 2004, acceso 24 de marzo del 2009]. Disponible en http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2004/08/nanotecnologa-puede-crear-una-red-de.htm
GeorgeSystem. Teleinformática y Sociedad: Avances Tecnológicos [acceso 24 de marzo del 2009]. Disponible en http://georgesystem.blogspot.com/2007/08/pagina-talleres.html
Nanotecnologia.com por Rafael Ortega. Nanotecnología y Comunicaciones: Grandes Avances [actualizada 7 de julio del 2007; acceso 28 de marzo del 2009]. Disponible en http://www.nanotecnologica.com/nanotecnologia-y-comunicaciones-grandes-avances/
Nanotecnología.com.pe. Nanotecnología en el Perú [acceso 30 de marzo del 2009]. Disponible en http://www.nanotecnologia.com.pe/red_nano.html



Fuente: http://victor-reyes.iespana.es/NANOTECNOLOGIA(TRABAJO).doc

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