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Nanotecnología: ¿un diminuto gigante?

Escrito por Alejandro Toledo Patiño en Martes, 24 Septiembre 2013. Publicado en Ciencia, Tecnología

Existe una pequeña, muy diminuta tecnología que es invisible a nuestros ojos pero de la cual leemos y escuchamos cada vez más, ya sea en anuncios publicitarios, en revistas médicas y de divulgación científica, en secciones de negocios de periódicos o en películas de ciencia ficción. Hoy día ella está presente en productos como los procesadores de las computadoras, de lap-tops, de Ipads e Iphones; la encontramos también en cosméticos, en protectores solares, en recipientes para conservar alimentos, en alisadoras de cabello, en palos de golf, en raquetas de tenis, así como en levas para motores de autos y aviones.

Y apenas estamos ante los inicios de su aparición, pues ella va a cambiar, en el transcurso de las décadas por venir, las formas de trabajar, vestir, viajar, los modos de tratar enfermedades, el ritmo de nuestro envejecimiento, y hasta modificará nuestras ideas sobre lo que es la materia –tanto en el sentido físico como filosófico. El uso de la nanotecnología y su convergencia con la biotecnología, la informática y las ciencias cognitivas (“Convergencia NBIC”) tendrá profundas implicaciones económicas, militares, éticas, políticas, jurídicas, de salud  e incluso en la misma reproducción de la especie humana.

En ésta y próximas colaboraciones se echará un vistazo a esta tecnología enana y sus posibles grandes impactos.

Para ello conviene empezar por el universo más diminuto hasta ahora conocido.

 

El universo atómico

Imaginemos un milímetro que, como su nombre lo dice, es la milésima parte de un metro. Ahora imaginemos que ese milímetro se reduce un millón de veces. Eso es un  nanómetro: la mil millonésima parte de un metro. El delgado cabello de una mujer tiene un grueso de 80 mil nanómetros de espesor, mientras que una molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN) tiene 2.5 nanómetros de grosor. A tal escala la materia  no  se comporta como lo hace en su tamaño “normal”: lo sorprendente de este universo nanométrico es que las propiedades físicas y químicas de los elementos se modifican.  Es sabido que una partícula de átomo se desplaza de un sitio a otro sin pasar por los puntos intermedios (“salto cuántico”), algo que suena a “magia” o que recuerda la forma en que san Agustín creía que los ángeles subían y bajaban del cielo.  En ese universo diminuto el oro deja de ser de color dorado y adquiere cualidades muy distintas a las que posee a escala “normal”; lo mismo ocurre con la plata, con el carbón, con el cobre, el agua, etcétera.

Las nanociencias son el conjunto de  disciplinas que buscan descubrir las leyes que gobiernan ese universo aún en gran parte desconocido. Tienen como propósito el estudio de las propiedades térmicas, eléctricas, magnéticas, ópticas, químicas y demás, que presenta la materia a nivel atómico. Por su parte se entiende por nanotecnología al conjunto de técnicas y procedimientos que permiten manipular y –atención-  reconfigurar la materia a nivel  atómico, es decir modelando a voluntad sus características, sus propiedades y su desempeño. Las nanociencias y las nanotecnologías tienen como objetivo último la recreación humana de la materia. El libro que en 1986 dio inicio a la difusión al gran público de la nanotecnología, escrito por el estadounidense Eric Drexler,  lleva por título, precisamente, el de Engines of Creation (Máquinas de la Creación).

 

Algunos antecedentes

Pero a quien se considera el padre de la nanotecnología es al físico estadounidense y premio Nobel, Richard P. Feynman, quien en una conferencia en 1959 (“There is a plenty of room at the bottom”/ “Hay mucho espacio allá abajo”) afirmó que en el futuro sería posible fabricar nuevos productos a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. Fue el japonés N. Taniguchi quien en 1975 inventó el término “nanotecnología” (latín nanus: enano) para designar a ese nuevo campo de investigación científica avizorado por Feynman.

Sin embargo el instrumental requerido para empezar a hacer realidad su visión futurista fue inventado hasta 1981: microscopios electrónicos que permitieron observar y manipular la materia a escala nanométrica. Primero fue el Microscopio de Efecto Túnel (STM) y unos años después el Microscopio de Fuerza Atómica (AFM). Con el primer tipo fue posible descubrir, a mediados de la década de los ochenta, unas peculiares estructuras de 60 átomos de carbono parecidas a balones de futbol a las que se llamó “Buckyballs”. Con ellas en 1991 se fabricaron los primeros nanotubos de carbono: capas de grafito enrolladas con características y propiedades sobresalientes. Son las fibras más resistentes conocidas, con la relación largo/ancho más alta jamás construida y con un comportamiento que les permite operar como semiconductores o como metales.

Utilizando un Microscopio de Fuerza Atómica en 1989 se logró a su vez, por primera ocasión en la historia mover átomos, uno a uno, para formar a escala nanométrica las letras del primer logo de una compañía: IBM.

En la primera mitad de la década de los noventa se instaló en los Estados Unidos el primer laboratorio dedicado a las nanociencias y nanotecnologías, y en la segunda mitad de esa misma década se fundó, también en ese país,  la primera compañía dedicada al negocio de lo nanotecnológico.

En este breve recuento una fecha crucial es el año 2001, cuando el gobierno de los Estados Unidos de América lanzó la Iniciativa Nacional Nanotecnológica (NNI), un proyecto estratégico de Gobierno-Centros de Investigación-Empresas a favor de un impulso decisivo a esta rama emergente del conocimiento científico. Le siguieron en iniciativas semejantes: Japón (abril 2001), Corea del Sur (julio 2001), Comunidad Europea (marzo 2002), Alemania (mayo 2002), China (agosto 2002), Taiwán (septiembre 2002). En la actualidad  alrededor de cuarenta países cuentan con programas o estrategias de desarrollo nanotecnológicas respaldadas con cuantiosas aportaciones públicas.

 

Nanofábricas y nanorobots

Para muchos expertos la nanotecnología implicará una revolución productiva semejante a las ocurridas en su momento con la aparición de la manufactura textil, el motor de vapor, los ferrocarriles, la industria automotriz, la computación. Hay quienes consideran incluso que la nanotecnología implicará una auténtica segunda revolución industrial “comprimida” en unas cuantas décadas y que toda esa tecnología cabrá en una maleta del tamaño de un portafolio (!). Están también quienes piensan que los cambios que provocará serán equiparables a lo que significó el paso del uso de la piedra al uso de los metales: un cambio decisivo en la historia de la humanidad. De acuerdo a tales visiones una ha sido la civilización surgida a raíz del descubrimiento de la metalurgia y otra la civilización que existirá con la nanotecnología.

 

 

¿Exageración? Tal vez. Quizá no.

A fin de tener una idea aproximada acerca de sus  potencialidades, basta mencionar tres proyectos actuales y que parecen extraídos de una novela de ciencia ficción. Uno: construir fábricas moleculares (nanofabs) con nanorobots (nanobots) en línea de ensamble y capacidad para auto replicarse. Dos: fabricación de nanocomputadoras electrónicas ensambladas químicamente, con capacidad para realizar simultáneamente billones de operaciones a costos energéticos ínfimos. Tres: nanoenfermeros y nanocirujanos que podrán detectar tempranamente enfermedades, suministrar medicamentos puntualmente in situ o reparar células, tejidos, órganos, neuronas, de nuestros cuerpos.

 

¿Nanoterminators?

La nanotecnología da lugar a visiones futuristas prometedoras. Pero también da pie a la amenaza de enormes riesgos y a probables “efectos colaterales” aparejados a su uso. Un peligro particular es, por supuesto, su utilización con fines militares.  Los principales ejércitos del mundo tienen años inmersos en investigaciones nanocientíficas y nanotecnológicas y hay estudiosos del tema que hablan de la existencia, en los hechos, de una “carrera nanoarmamentista” entre las principales potencias del mundo.

 

Asimismo, informes y reportes oficiales y de organismos civiles en los Estados Unidos y Europa previenen ya sobre los posibles efectos que las nanopartículas pueden tener en el conjunto de los seres vivos (plantas, animales, humanos) así como en el entorno ambiental, dada su capacidad para traspasar tejidos, adentrarse en organismos y alojarse en células de todo tipo. Los reportes hablan de la necesidad de establecer políticas públicas que regulen el uso de nanopartículas y nanocomponentes de modo que se garantice la protección de la población y del medio ambiente. Otro riesgo extremo – descartado por la comunidad científica- fue abordado por una novela de ficción (“Gray Goo”/“La plaga gris”) que trata de nanomáquinas con capacidad para auto replicarse que escapan de control y se convierten en una amenaza contra la humanidad.

 

En la siguiente colaboración se verá qué productos incorporan ya procesos o componentes nanotecnológicos y cuáles son las dos vías de evolución –de arriba  a  abajo y de abajo a arriba- de este gigante diminuto

 

Acerca del Autor

Alejandro Toledo Patiño

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