11/24/2010

La Nanotecnología

La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Se tiene una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50 nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos -depende de qué esté hecho el nanobot-.
Nano- es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto, de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.

Contenido

[editar]Definición

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.
La nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes para los problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por la humanidad, desde nuevas aplicaciones médicas o más eficientes a soluciones de problemas ambientales y muchos otros.

Definiendo la Nanotecnología

La superficie a escala nano

Monday, July 12th, 2010, por admin
Por Yu Kyoung Ryu
La Física de Superficies está estrechamente ligada con la nanociencia en el momento en que reducimos el tamaño del sólido y la relación superficie/volumen aumenta. Los sistemas de baja dimensionalidad poseen propiedades físicas (ópticas, eléctricas, térmicas, mecánicas) que difieren completamente de las del material masivo y se comportan como verdaderos laboratorios donde podemos estudiar  importantes efectos cuánticos. La superficie a escala nanoTodos los tópicos principales de la ciencia de superficies que se pudieron desarrollar gracias a la tecnología de ultra alto vacío y la era de la microelectrónica, tales como la búsqueda de catalizadores eficaces para importantes aplicaciones industriales, sensores, o la tribología se han reciclado a escala nano y además, a fecha de hoy, con técnicas disponibles a altas presiones (STM, AFM) que permiten la caracterización in situ de la evolución de las superficies, la fabricación por nanolitografía y la entrada a aplicaciones biológicas y medicinales.

Entre los últimos avances en este campo claramente multidisciplinar se encuentra el twin-action nanosensor, un nanosensor óptico de polímero que cambia de color según detecta diversos iones metálicos a distintas temperaturas (figura 1). La gracia de usar este tipo de material es el abaratamiento en los procesos de síntesis (frente a la fabricación de sensores de nanopartículas de oro, plata o puntos cuánticos basados en semiconductores) y la posibilidad de tunear los colores según el estímulo externo. El potencial de este dispositivo como posible detector de iones y termómetro ultra sensible queda patente. Podéis leer más información sobre este sensor y otros muchos, aparte de diversos artículos relacionados enwww.sensorsportal.com/HTML/…/Nanosensors.htm.
Siguiendo con los sensores, jugando con la geometría y el material con el que están fabricadas las puntas y las constantes de fuerza y frecuencias de resonancia de los cantilevers de los microscopios de campo próximo, jugando con los mismos principios La superficie a escala nano2físicos sobre los que están basados, se puede trabajar con superficies e intercaras de muy distintas características. Por ejemplo, existen sensores biológicos basados en microscopios de fuerza atómica que detectan  antígenos, anticuerpos o proteínas.
Aparte de la fabricación y la caracterización experimentales, también se desarrollan potentes cálculos teóricos ab initio con el fin de diseñar nanoclusters con una geometría y estructura electrónica determinadas que influyan sobre la reactividad de los procesos químicos que sirvan de base para la fabricación de nanocatalizadores muy efectivos y localizados.  El grupo de nanocatálisis del Brookhaven National Laboratory realiza dichos cálculos con sistemas metal-carbono (metcars): Ti8C12 y Mo8C12 (figura 2). Si entráis en su página web www.chemistry.bnl.gov/nanocatalysis/, en el apartado: Ab initio study of building blocks for nanoparticle catalysts, podéis profundizar sobre estos sistemas y además, hay otros apartados que incluyen la explicación sobre el proceso de síntesis de las nanopartículas y diversas técnicas de caracterización de la reactividad de las superficies de los nanocatalizadores obtenidos experimentalmente.
Por último, queda recordar, como siempre, que de nada serviría tener éxito en la parte de síntesis de buenos nanosistemas funcionales si no se dispusiese de técnicas de caracterización altamente sensibles a la superficie que nos permitan seguir y entender la evolución temporal y los distintos procesos químicos y físicos que tienen lugar sobre ella, tanto en ultra alto vacío -EELS, AES, XPS…- como a altas presiones -relajaciones, reconstrucciones, reactividad…-
A continuación tenéis las páginas web de distintos grupos que se dedican a la ciencia de superficies. En todas ellas se puede ver claramente el traslado de todo lo que estudiaban y publicaban hace 20 años a la escala nano en la actualidad.


En esta nueva contribución al foro-debate, J. M. de Teresa y sus compañeros nos mencionarán algunos avances concretos en el campo de la Salud en el que la Nanotecnología ha desempeñado un papel preponderante.En el ámbito del nanodiagnóstico, la tecnología de los biosensores es una de las más prometedoras, consistiendo en sistemas compactos de análisis compuestos de un elemento de reconocimiento biológico (ADN, proteína, etc.) que detecta un analito (glucosa, antibiótico, etc.) y un elemento transductor de esa detección que permite cuantificar la cantidad de analito. Los dispositivos más exitosos realizados hasta la fecha son biosensores para la detección de glucosa en sangre, que fueron introducidos comercialmente ya en 1975 por la empresa Yellow Springs Instrument Company. Pero el abanico de aplicaciones de los biosensores es inmenso. Por ejemplo, en la industria agroalimentaria es prioritaria la detección de ciertos elementos prohibidos, como por ejemplo los antibióticos utilizados para el engorde artificial de animales o para hacerlos resistentes a enfermedades pero muy dañinos para la salud humana. Este es el caso del cloranfenicol, un antibiótico prohibido por la U.E. en toda la cadena alimenticia. Se están desarrollando actualmente biosensores que permitan una detección rápida y suficientemente sensible de cloranfenicol que faciliten las inspecciones sanitarias y ya existen resultados alentadores [Gaudin et al., Food and Agriculture Immunology 13, 77 (2001)]. En el proyecto Consolider NANOBIOMED también estamos desarrollando biosensores para la detección del cloranfenicol. Un documento que resume el estado del arte de los biosensores en el ámbito de la industria agroalimentaria se puede encontrar aquí . En cuanto a la nanoterapia, ya se están comercializando algunos "nanoproductos" cuyo modus operandi consiste en dirigirse a lugares específicos y liberar allí el fármaco que trata la enfermedad o destruye el tejido maligno.http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/tag/hipertermia












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