La nano-revolución

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 imageLas nanotecnologías constituyen hoy en día la piedra filosofal de numerosas investigaciones, que conciernen tanto la materia inanimada como los seres vivos. El dominio de las relaciones entre los átomos para formar los nanosistemas, (con propiedades físicas, químicas o biológicas inéditas), abre el camino a aplicaciones que marcan el inicio de una era tecnológica completamente innovadora.   Los términos nanociencias y nanotecnologías hicieron una discreta aparición hace dos décadas. Estos nuevos conceptos deben mucho a la invención revolucionaria del primer microscopio de barrido con efecto túnel (en inglés STM, Scanning Tunnel Microscope). Esta innovación ha sido la primera en el desarrollo de las tecnologías capaces de actuar a escala nanoscópica, del orden de la mil millonésima parte de metro o nanómetro, lo que representa ochenta milésimas del grosor de un cabello humano, y supone la «manipulación» directa de los átomos.
Esta proeza de dos físicos: el alemán Gerd Binnig y el suizo Heinrich Röher, a quienes se le otorgó el premio Nobel en 1986, sellaba un impresionante acercamiento entre el mundo de la investigación fundamental (en el punto extremo de la exploración de la materia) y la posibilidad de desarrollar un formidable campo de aplicaciones cuyos límites no dejan de ampliarse.
La llave de un nuevo mundo
Las nanociencias han impulsado desde entonces un gran esfuerzo de investigación. Constituyen un enfoque capaz de cambiar radicalmente la forma en que los científicos (físicos, químicos o biólogos) estudiaron el mundo atómico y molecular. Desde un punto de vista que va de lo más general a lo más particular, hasta ahora trabajaban partiendo de la realidad y de las leyes macroscópicas para descender a niveles cada vez más reducidos. Las nanociencias adoptan un enfoque inverso, que va de lo más particular a lo más general, partiendo de los átomos y construyendo «artificialmente» nanosistemas moleculares dotados de propiedades muy específicas. No obstante, este enfoque comporta un desafío científico completamente nuevo, ya que supone el conocimiento profundo de las interacciones entre los átomos. Ahora bien, estas interacciones no se rigen por los principios de la física clásica sino por leyes complejas de la mecánica cuántica.
Al aceptar este desafío, las nanociencias podrían cambiar radicalmente la forma en que está concebido y elaborado todo nuestro entorno tecnológico.Electrónica – Frente a los límites cada vez más cercanos de los procesos microelectrónicos actuales en la miniaturización de los chips y el aumento de la potencia de los ordenadores, eso significaría el final de la famosa Ley de Moore sobre el crecimiento exponencial de las capacidades; las perspectivas de la nanoelectrónica representan un magnífico salto hacia adelante, acercándonos al ordenador molecular y cuántico del futuro.Seres vivos – La nanosíntesis de los componentes moleculares fundamentales de los seres vivos (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, etc.) ofrece perspectivas hasta ahora desconocidas en biomedicina y en biofarmacia, y sobre todo en el sector de la posgenómica.Materiales – Se están diseñando innovaciones de todo tipo a nivel industrial: un ejemplo es el de las construcciones estructurales de átomos de carbono llamados «fullerenes», algunos de los cuales se parecen a balones de fútbol, que podrían ser capaces de contener hidrógeno y de desempeñar un papel de nanopilas de combustible o de nanotubos que tuvieran propiedades de resistencia mecánica únicas. Los polímeros reforzados constituidos por nanopartículas pueden constituir igualmente compuestos que garanticen una seguridad máxima y un aligeramiento de peso de los vehículos (que se traduce en un menor consumo energético). Las aplicaciones en el campo de los tratamientos de superficie pueden permitir la obtención de efectos físicos (lubrificación, dureza) o químicos (reactividad, efectos catalíticos) realmente específicos.Máquinas – Las propiedades dinámicas de ciertas colocaciones atómicas abren el camino a la concepción de nanomotores, nanobombas, nanopropulsores, que representarían enormes ventajas en términos de desarrollo sostenible y de ahorro energético.Medio ambiente – Hay ya algunas investigaciones en marcha sobre los nanosistemas de depuración y sobre los nanosensores. Esta función de detección se puede aplicar además a todos los campos de la metrología.Recuadro
image   Entrevista a Sir Harry Kroto: tres preguntas
¿Qué le parecen las prioridades de investigación sobre nanotecnologías?
Las nanociencias, por supuesto, nos hacen entrar en el campo de la física cuántica y las aplicaciones del ámbito de las ciencias de la vida implican a los biólogos. Pero el sector más concernido es la investigación en química. Los fundamentos de esta nueva disciplina consisten, primeramente, en construir nuevas moléculas a escala nanoscópica. Y para esto hace falta levantar un verdadero ejército de profesores y de estudiantes formados en este nuevo enfoque, que plantea problemas especialmente complejos. Es urgente que se afirme una verdadera sensibilización a estas nuevas salidas científicas.

¿Cuáles serían los campos en los que las nanotecnologías podrían tener un impacto rápido y visible en nuestra vida cotidiana?
Primero en la informática. Dentro de poco tendremos los nanoordenadores con mayor rendimiento que nuestros actuales ordenadores portátiles. Una de las propiedades fascinantes de las nanotecnologías es que conciben sistemas en los que el gasto energético se reduce drásticamente. Seguidamente, pienso que en el campo de los materiales, para la aeronáutica, por ejemplo, que construirá aviones de gran tonelaje dotados de estructuras a la vez ultra resistentes y ultra ligeras. En medicina, las nanotécnicas de cirugía no invasiva serán revolucionarias…

¿Cómo considera que se sitúa Europa, en este campo científico y tecnológico en plena expansión a nivel mundial?
Nuestro continente tiene un gran potencial. Nuestro problema, en este sector como en otros, es el de la dinámica empresarial. Estados Unidos tiene una gran ventaja con respecto a nosotros, ya que posee una tradición de PYMEs capaces de tomar riesgos, siempre guardando la posibilidad de fracasar pero de reconstruir después. Nosotros deberíamos tomar ejemplo de ellos.
Sir Harry Kroto (Universidad de Sussex, Brighton, Reino Unido) compartió el Premio Nobel de química en 1996 por la invención de los fullerenes. http://www.sussex.ac.uk/Users/kroto/harry1.html

Autor: Sir Harry Kroto
Fuente: Investigación Europea.
Web: http://ec.europa.eu