NANOTECNOLOGIA PARA EL ESPACIO

Una nueva forma de manejo de los Rayos X desarrollada por investigadores del MIT podría dar lugar a una mayor calidad de los telescopios espaciales, así como nuevas herramientas para la biología y para la fabricación de chips de semiconductores.

Los Rayos X desde el espacio proporcionan a los astrónomos información importante sobre los acontecimientos más exóticos y los objetos de nuestro Universo, tales como la energía oscura, los agujeros negros y las estrellas de neutrones.

Sin embargo, los rayos X son notoriamente difíciles de recopilar y muchas e interesantes fuentes cósmicas fracasan, lo que hace que la recogida de estos rayos de alta energía sea difícil y que consuma mucho tiempo, incluso con telescopios orbitales que esquivan la atmósfera terrestre.

Ahora un grupo de investigadores del MIT ha inventado un nuevo y altamente eficiente dispositivo a nanoescala que contiene miles de ultradelgados espejos por milímetro cuadrado para su uso en mejorar los futuros telescopios espaciales de rayos X.

Los nuevos instrumentos diseñados también podrían dar lugar a avances en campos más allá de la astrofísica, como la física del plasma para la vida y las ciencias del medio ambiente, así como en la litografía ultravioleta extrema, una tecnología de interés para la industria de semiconductores. El concepto también podría abrir nuevas vías para dispositivos de óptica de neutrones y para la difracción de electrones, los átomos y las moléculas.

Sobre la base de una invención de Ralf Heilmann y Mark Schattenburg, del Laboratorio de Nanotecnología del Espacio (SNL) en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, la fabricación de estos enormes desafíos fueron superados por el estudiante graduado Minseung Ahn, del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, en un año de esfuerzo, con la ayuda financiera de la NASA y una Beca Samsung.

nanotecnologia

La palabra “nanotecnología” es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas “nanos” que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman (Breve cronología - historia de la nanotecnología).
La nanotecnologia 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.

Nanotecnología: Animaciones moleculares.

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. Para hacerse una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot, más o menos un nanobot de 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.

La nanotecnología promete mejores beneficios nuevos y más eficientes para solucionar los problemas ambientales como muchos otros usados en esta 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.

ARMADURAS DE NANOTUBOS DE CARBONO

Ingenieros de la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo tipo de fibra de carbono para confeccionar lo que han denominado como superarmaduras fabricadas con nanotubos de carbono.

Los investigadores dicen que su material es varias veces más fuerte, más duro y rígido que las fibras que se utilizan actualmente para hacer corazas de protección. Pero además, mucho más ligero, ya que está confeccionada por millones de diminutos nanotubos de carbono, que le confiere unas extraordinarias propiedades.

Estamos ante la fibra sintética mas fuerte construida hasta la fecha. “Estas fibras de nanotubos poseen características que les permiten ser tanto paños de tejido como auténticos productos super fuertes”, dijo el Profesor Windle, director del desarrollo, que también asegura que las propiedades de este material superan a las del Kevlar.

Nanotecnología ” Un nuevo uso del ADN “

La nanotecnología puede utilizarse para investigación en ciencia de los materiales, física, química, biología y medicina. Además, a veces se considera como una opción futura para el desarrollo, o incluso en ciertos casos ya en uso, en I&D en materiales y producción industrial (tecnología de ultra precisión), catálisis, electrónica, productos farmacéuticos (fármacos inteligentes), tecnologías biomédicas, (órganos artificiales), energía (nuevos materiales fotovoltaicos, baterías) y detección ambiental. Algunos productos están ya o van a estar próximamente en el mercado. Estos productos son principalmente nuevos materiales nanoestructurados e instrumentos y técnicas para su fabricación. Los ejemplos incluyen láseres en reproductores de CD, espejos y lentes de alta calidad e incluso lápices de labios

La computación por ADN tiene muy poco tiempo pero los científicos aseguran que asombrosos desarrollos serán posibles antes de promediar el siglo iniciado. Las primeras computadoras como la ENIAC llenaban cuartos enteros, y tenían que ser programadas por tarjetas perforadas. Desde ese tiempo, las computadoras se han vuelto mucho más pequeñas y fáciles de usar. Las computadoras de ADN se volverán más comunes para resolver problemas muy complejos; Así como la clonación y secuenciación de ADN fueron una vez trabajos manuales, las computadoras de ADN también se automatizarán
Un nanorobot creado por Nadrian Seeman y sus colegas de la Universidad de Nueva York tiene dos brazos de ADN unidos por una puente que forma la llamada estructura Z o zurda de la doble hélice. Los científicos han logrado manipular el proceso de transición que convierte esta estructura Z o zurda en otra denominada B o diestra, de tal forma que el nanorobot realiza un pequeño desplazamiento (entre 20 y 60 nanometros, la milmillonésima parte de un metro). Este movimiento se ha podido verificar mediante la utilización de unos tintes fluorescentes que muestran el cambio de posición en los brazos del diminuto nanorobot. Nature, febrero 1999.

NANO - HAMBURGUESAS ELECTRÓNICAS

Aunque a simple vista podrían parecer hamburguesas, en realidad estás imágenes muestran una serie de estructuras de prueba, formadas por tres capas de metal en un proceso de fabricación de dispositivos microelectromecánicos.

Y ahora que saben que no son hamburguesas reales, talvez se pregunten ¿y que tiene eso de interesante?

Bueno, la parte interesante de la historia es que está fotografía, titulada “nano-hamburguesas electrónicas”, fue la ganadora del primer premio de fotografía del Micro-Nano Engineering 2008; la fotografía fue tomada en el Centro Nacional de Microelectrónica del CISC usando un microscópio electrónico de barrido. Cabe destacar que estas “hamburguesas” tienen un tamaño de entre 20 y 25 millonésimas de metro, algo así como la cuarta parte del grosor de un cabello humano.

Nanopapel más fuerte que hierro

Investigadores de Suecia y Japón han informado acerca del desarrollo de un nuevo tipo de papel tan resistente a las roturas como el hierro fundido.

El nuevo material, conocido como “nanopapel de celulosa” (cellulose nanopaper) está hecho de partículas submicroscópicas de celulosa y, según los investigadores, podría abrir el camino para un uso generalizado del papel como material de construcción, así como en otras aplicaciones.

Está previsto que el estudio se publicque en el ejemplar del 9 de junio de la revista Biomacromolecules de la American Chemical Society, con el título “Cellulose Nanopaper Structures of High Toughness”.

En este nuevo estudio, Lars A. Berglund y sus colegas señalan que la celulosa, una sustancia resistente y ampliamente disponible que se obtiene de las plantas, tiene un enorme potencial como ingrediente ligero y resistente en compuestos y otros materiales de una amplia gama de productos. Aunque los compuestos basados en celulosa poseen una elevada resistencia, los materiale existentes son frágiles y se rompen con facilidad al aplicar una fuerza sobre ellos..

El estudio describe una solución a este problema, que consiste en exponer la pulpa de madera a ciertas sustancias químicas para producir un nanopapel de celulosa. Los investigadores observaron que su resistencia a la tensión (capacidad del material para resistir una fuerza antes de partirse) superaba la del hierro fundido. Además, fueron capaces de ajustar la resistencia del papel modificando su extrectura interna.

Nanotecnología se Fusiona con la Moda

La innovación en los tejidos llegan de los laboratorios con telas que tienen otras ventajas, como proteger a quienes las llevan de una gripe, pero también de la contaminación o de un ataque bacteriano.
Barcelona.- Si los códigos estéticos de la moda los marcan las pasarelas de Milán o Nueva York, la innovación en los tejidos llegan de los laboratorios, como el de la Universidad de Cornell (EU), que ha desarrollado una “nanofibra” que permite cambiar el color de las prendas y que llegará al mercado en 5 años.

La “confección” de estos tejidos, que tienen otras ventajas, como proteger a quienes las llevan de una gripe, pero también de la contaminación o de un ataque bacteriano, tienen un coste muy elevado (hasta 8.000 dólares por prenda), por lo que, como ocurre en este tipo de investigación, hasta ahora se les ha dado un uso militar.

No obstante, el profesor colombiano Juan Hinestroza (Universidad de Cornell), que ha estado en Barcelona para hablar de la aplicación de la nanotecnología en la creación de “fibras multifuncionales” asegura en una entrevista con Efe que estos materiales no tardarán en dar “el salto comercial”.

Este ingeniero químico explica que el reducido tamaño de estas fibras le otorgan unas posibilidades infinitas.

Su objetivo como investigador es lograr materiales interactivos que respondan al ambiente de manera automática, de forma que las personas que utilicen las prendas no sufran cambios en su temperatura corporal y que las fibras hagan su tarea protectora de forma imperceptible.

Hinestroza, que lleva siete años investigando estos materiales con un equipo de once personas en Cornell, ha logrado cubrir una chaqueta de tela vaquera y un vestido de algodón con nanopartículas de plata que conceden a estas prendas propiedades antibacterianas y de filtrado químico.

A simple vista las prendas son “normales”, pero si se ponen al microscopio se pueden contemplar las nanopartículas cargadas electroestáticamente que funcionan como un protector sobre el algodón, el material favorito de Hinostroza, aunque en su laboratorio también se trabaja con nylon o lana.

Previamente, las prendas son sumergidas en un baño con partículas sintetizadas de plata, material que posee unas propiedades antibacterianas que se incrementan cuando se trata a “escala nano”.

Las prendas impregnadas se convierten en escudos que protegen de alergias o de los gases de la contaminación ambiental y además se manchan menos, ya que las nanopartículas impiden que se adhieran microorganismos, y sus colores son también más resistentes porque se aplican de forma física, y no por medio de colorantes.

“Si tienes una camisa de este tipo que es blanca y no tienes tiempo para cambiarte y debes a ir una fiesta, la puedes convertir en negra tan sólo con una aplicación de un campo magnético o eléctrico”, explica Hinestroza.

El precio del proceso todavía aleja a las grandes marcas de estos productos, aunque algunas ya se han interesando, sobre todo por otra de sus características: las nanofibras pueden crear señales en las prendas para que éstas no se pueden reproducir y así se eliminaría la falsificación y contrabando.

Hasta el momento se han utilizado en el ámbito militar: descomposición de tóxicos químicos o de agentes de guerra química, manipulación de color para crear camuflaje interactivo o fibras que pueden identificar a larga distancia “si eres amigo o enemigo”.

“Ahora todo el proceso es experimental, pero una vez que sea reproducible el precio bajará”, afirma Hinestroza, que calcula que en un plazo de entre dos a cinco años toda esta innovación irá pasando al sector civil para su aplicación en diversas áreas.

Así, el hecho de que sean prendas que pueden controlar el espacio entre las fibras, que se pueden abrir o cerrar según las temperatura en el exterior, facilitará el control del sudor y otros factores que los deportistas necesitan, y puede suponer una revolución, como la provocada por el bañador de Speedo en los Juegos Olímpicos de Pekín.

En el campo de la aeronáutica, estas fibras antialérgicas se podrán utilizar en el interior de los aviones para reducir las enfermedades transmitidas por la ventilación, mientras que en el ámbito de la sanidad se utilizarán en pijamas para los hospitales que eliminen los estafilococos o que permitan la administración de medicinas por medio de las sábanas mientras el paciente duerme.

La Nanotecnología como Solución Energética

Según el doctor Lijima, Premio Príncipe de Asturias de las ciencias de 2008, la aplicación de nanotubos en la fabricación de monitores planos reduce entre 10 y 20 veces el consumo de energía.

La nanotecnología, cuya principal unidad de medida es el nanómetro –mil millonésima parte de un metro-, se presenta como un tipo de tecnología avanzada en eficiencia energética clave en la lucha contra el cambio climático.

Así lo ha explicado hoy el doctor Lijima, premio Príncipe de Asturias a la investigación científica y técnica 2008, en una conferencia que llevaba por título ‘Nanotecnología: hacia un futuro más efeciente’ celebrada en el edificio Gran Vía 28 de Telefónica. El doctor expuso la importancia de los nanotubos de carbono como semiconductores con mucha resistencia mecánica, en los que la conductividad eléctrica requiere menor consumo energético.

Según Lijima, “la aplicación de nanotubos, de 3 milímetros de longitud, en la fabricación de monitores planos reduce entre 10 y 20 veces el consumo de energía para estos nuevos dispositivos”.
Entre las aplicaciones en ámbitos de la vida cotidiana de la nanotecnología se puede encontrar: sistemas de administración de fármacos, robots, procesamiento de alimentos transgénicos y producción agrícola, almacenamiento y producción de energía e informática entre otros.

El sector de las TIC, según Telefónica, se encuentra en el centro de la lucha contra el cambio climático. Tiene la capacidad de reducir 48 millones de toneladas de CO2 que producen al año a través de la mejora del circuito del tráfico, la domótica , la nutrición y la educación. Según la compañía, si no se hace nada al respecto, sus emisiones de gases de efecto invernadero incrementarán en un 131% en un futuro inmediato.

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Medicina nanológica: Aplicaciones médicas

Las aplicaciones médicas de las tecnologías nanoescalares tienen el potencial de revolucionar el cuidado de la salud al brindar poderosas herramientas para diagnosticar y tratar las enfermedades desde un nivel molecular. Sin embargo, el celo actual en pos de tratamientos potenciados a nivel nanométrico puede desviar los escasos fondos destinados a investigación y el desarrollo de la medicina y a servicios esenciales de salud, disminuyendo los recursos directos destinados a los aspectos no médicos de la salud y el bienestar comunitarios. Aunque se proclama que la medicina nanológica es una solución a las urgentes necesidades de salud en el Sur global, en realidad surge del Norte y la diseñan primordialmente para los mercados ricos. El fin último de que la industria farmacéutica utilice tecnologías nanoescalares es hacer que todas las personas se vuelvan pacientes y que todo paciente sea un cliente que pague por “medicar” sus afecciones sociales con drogas y dispositivos que mejoren el desempeño humano (HyPE, por sus siglas en inglés). Los HyPE habilitados nanológicamente podrían conducir a una era con dos niveles de humanos -el Homo sapiens y el Homo sapiens 2.0.