NANOTECNOLOGÍA

INTRODUCCIÓN A LA NANOTECNOLOGÍA

Esta tecnología aporta la posibilidad de crear materiales especiales, tal es el caso de compuestos más livianos y resistentes como los nanotubos de carbono. Obviamente que esto incluye la creación de métodos industriales que permitan obtener esos materiales en grandes cantidades.

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La nanotecnología es una ciencia que promete grandes avances; sin embargo, también  se debe considerar que demandara muchas décadas de investigación previa. Hemos de referirnos al tiempo necesario para reunir una serie de técnicas y herramientas que permitan iniciar el gran cambio. Nanotecnología3

Debemos centrarnos en que algún día el hombre habrá dilucidado las reglas básicas del mundo microscópico, además de forjar las herramientas para manipularlo. Para ese entonces, podríamos transitar por una nueva revolución industrial cuyas creaciones mejorarían la calidad de vida de los seres humanos. Nuevamente, estamos hablando del futuro lejano, y esto implica ir más allá del siglo XXI.

Llegado a este punto es interesante indagar ¿En qué sectores se aplicara la nanotecnología? El campo de aplicación de la nanotecnología es realmente muy variado. En este sentido, es bueno saber que será de utilidad en áreas tan diversas como la industria automotriz, química, cosmética, electrónica, medicina, energía, etc.

Materiales más resistentes con nanotubos de carbono

No pasara mucho tiempo para que la nanotecnología aporte materiales con características extraordinarias. Sin ir más lejos, ya se han concebido los nanotubos de carbono, que ciertamente son las fibras más resistentes que se conocen hasta el momento, junto con el grafeno. Estamos hablando de una gran cualidad si consideramos que son hasta 100 veces más fuertes que el acero, y con un peso 6 veces menor.

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 Con estas propiedades, las fibras de carbono se han transformado en un material ideal cuando se requiere alivia de peso de las carrocerías de los automóviles, además de aviones, y naves espaciales. Como podrán darse cuenta, se busca bajar el peso, lo que implica grandes ahorros de combustible. Tampoco debemos perder de vista que las fibras de carbono son ideales a la hora de crear chalecos antibala, raquetas de tenis, bicicletas de carrera, pernos dentales, y no solo eso, gracias a su dureza y liviandad ya se especula con la posibilidad de construir un ascensor espacial, el cual permitiría transportar materiales al espacio. nanotubo2Es interesante saber que esta idea es algo que viene desde los círculos teóricos del pasado, pero con la limitación de que en aquellos tiempos no era factible de llevar a la práctica, si pensamos que no existían materiales con las cualidades de las fibras de carbono. Por suerte, en el presente, estos materiales ya son una realidad, lo que implica hacer posible proyectos de este tipo. Nuestra curiosidad natural por saber un poco más, nos lleva a preguntarnos ¿De dónde se obtienen los nanotubos de carbono? Para darnos una idea de donde provienen, vale sugerir que el humo que se deposita en las paredes de los hornos suele formar nanotubos de carbono. Ahora bien, si se trata de producir estos nanotubos a escala industrial, suele emplearse un láser de alto poder que quema ciertas superficies y deja como residuo los nanotubos de carbono, aunque vale aclarar que también suelen emplearse otros métodos.

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  A estas alturas, es posible que algún lector sutil se pregunte ¿Como puede ser que los nanotubos de carbono formen parte de la nanotecnología si para producirlos no se emplean herramientas microscópicas? Ciertamente, para obtener los nanotubos se usa un método industrial como cualquiera de los tradicionales. Sin embargo, he aquí la cuestión, porque se trata de un material que ostenta cualidades microscópicas extraordinarias, y es precisamente por esta razón que lo catalogan dentro de la nanotecnología. Vale considerar que el mismo fenómeno se da con otras aplicaciones que buscan producir materiales especiales, tal es el caso de las pinturas que incorporan partículas para asumir cualidades muy ventajosas como la antihumedad.

 Electrónica más poderosa y miniaturizada

 Si nos detenemos a analizar como son los procesadores y memorias usadas en los ordenadores, basta decir que se componen de millones de transistores. Esta miniaturización es posible porque hasta 2.000 de estos transistores entran en el diámetro de un cabello humano.

 Paso a explicar algunos detalles relacionados con su construcción: actualmente, los chips se fabrican mediante una técnica denominada fotolitografía, el cual es un método que se basa en exponer la superficie del chip a una luz ultravioleta para de este modo marcar dibujos en él. Ahora bien, la forma de los dibujos depende de una máscara o plantilla situada entre la luz y el chip a crear.

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 Como podemos imaginar, los chips tienden a la miniaturización de sus componentes, todo esto con el propósito de incorporar más transistores. Es interesante saber que esta miniaturización trae aparejada otras ventajas, ya que los chips funcionan más rápido, consumen menos energía, y levantan menos temperatura, todo esto gracias al achicamiento de sus componentes.

 En esta alocada carrera por la miniaturización, es interesante saber que la nanotecnología podría aportarnos métodos revolucionarios. Básicamente, permitiría la construcción átomo por átomo, lo que implica una miniaturización sin precedentes, además de aportar materiales de excelentes cualidades electrónicas, como las que ofrecen los nanotubos de carbono.

 Estos, y otros avances, permitirán miniaturizar aun más la fabricación de chips. Por ejemplo, mediante las nuevas técnicas aportadas por la nanotecnología, podrían introducirse hasta 10.000 transistores en el espacio que actualmente ocupa un solo transistor de silicio. Comprenderá que estamos hablando de procesadores con una precisión de unos pocos átomos. No es poca cosa, si consideramos que estos progresos ayudarían a mejorar la funcionalidad de una amplia variedad dispositivos electrónicos que empleamos habitualmente, tal es el caso de las computadoras, o los teléfonos móviles. Para ser más concreto, esto implica que serán más rápidos, tendrán más memoria, sus dimensiones serán más reducidas, y consumirán menos energía. Como podemos apreciar, la nanotecnología aportaría un sinnúmero de ventajas.

 Avanzando un escalón más hacia el futuro, todo lleva a pensar que los procesadores de las computadoras dejarían de ser planos; esto es así porque las nuevas técnicas nanotecnológicas harían posible la construcción de procesadores cúbicos, es decir de tres dimensiones. ¿Qué ventajas aportaría esto? A primera vista, permitiría incrementar considerablemente el número de transistores, lo que se traduce en procesadores más poderosos. También haría posible el procesamiento paralelo, de manera tal que tendríamos a miles de procesadores trabajando simultáneamente.

 Dejándome llevar por la imaginación de lo que es tecnológicamente posible, la nanotecnología podría aportarnos procesadores capaces de imitar el funcionamiento del cerebro humano, algo que sería posible mediante el diseño de procesadores tridimensionales creados con nanotubos de carbono. Es así como tendríamos procesadores capaces de imitar el funcionamiento neuronal del cerebro humano, pero, por ser electrónicos, podrían trabajar a velocidades asombrosas.

Tampoco debemos perder de vista que en algún momento comenzaran a desdibujarse las barreras entre lo artificial y lo biológico, que sin dudas ocurrirá cuando la nanotecnología y biotecnología adquieran un nivel de madurez bastante elevado. Para ese entonces, el hombre estaría en condiciones de crear ordenadores híbridos, que sería algo así como una conjunción de material biológico y electrónico. ¿Para que servirían los ordenadores híbridos? Algunas de ellos estarían pensados para interactuar con seres vivos, me refiero a ordenadores diminutos capaces de desempeñar funciones de diagnostico medico con el propósito de detectar enfermedades dentro del cuerpo humano, también serian capaces de aplicar medicinas en forma inteligente, o inclusive reparar funciones dañadas, o mejor aún, servirían para mejorar ciertas capacidades del ser humano como bien podría ser la de darle al cerebro la posibilidad de conectarse a Internet a través de los pensamientos.

 Sensores más pequeños y sensibles

 El desarrollo de la nanotecnología también contribuirá a crear toda clase de sensores, en este caso estamos hablando de sentidos electrónicos que permitirán obtener información del medio que los rodea.

 No debemos pasar por alto el mejoramiento de los sensores si consideramos que en los tiempos futuros serán utilizados en una amplia variedad de aspectos. Entre estas aplicaciones se encuentra la industria, el hogar, los automóviles, los electrodomésticos, la medicina, los robots, la vigilancia de las calles. En fin, queda claro que el mundo del futuro estará plagado de sensores, los cuales serán cada vez más sensibles y pequeños.

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 La miniaturización de los componentes electrónicos llegara a tal extremo que hasta podrá crearse polvo inteligente. En este aspecto, basta señalar que en los laboratorios de investigación ya se especula que podrán crearse sensores del tamaño de un grano de arena. Tengamos en cuenta que dentro de estas diminutas dimensiones habrá un procesador, una pequeña batería, sensores, y un diminuto panel solar para cargar la batería. Vale considerar que estos granos podrían viajar al ser movidos por el viento, al mismo tiempo tendrán la capacidad de comunicarse entre ellos en forma inalámbrica, lo que implica hacer llegar su información hasta una antena que se comunica con un centro de monitoreo lejano.

 ¿Qué utilidad podrían llegar a tener? El campo de aplicación del polvo inteligente es realmente amplio; por ejemplo, bien podría esparcirse en los cultivos agrícolas con el propósito de obtener información del suelo, de la misma manera ayudaría a conocer las condiciones del clima, además de detectar plagas de insectos. Otra aplicación de los sensores de polvo inteligente la veríamos cuando se trata de detectar sustancias químicas contaminantes o incendios forestales, de manera tal que se perfila como un gran aliado para la preservación del medioambiente.

 En los campos de batalla, el polvo inteligente permitiría conocer los movimientos y armas desplazadas por el contrincante, también serian de utilidad en las zonas fronterizas cuando se requiere detectar movimientos ilegales de inmigrantes. Con tecnologías como estas, todo hace pensar que en el futuro estaremos bastante vigilados. Ahora bien, si nos remitimos al fascinante tema de las exploraciones interplanetarias, basta decir que permitirían obtener información del planeta a estudiar.

Pero hay más sorpresas, si pensamos que los avances que traerá consigo la nanotecnología ayudaran a crear una nueva generación de sensores bio-electrónicos que serán capaces de interactuar con la vida misma para realizar evaluaciones. En este aspecto, me refiero a sensores pensados para efectuar desde análisis químicos de la sangre, hasta análisis ópticos del aliento, todo esto con el propósito de diagnosticar el estado de salud de las personas, lo que implica detectar cualquier tipo de enfermedad en una etapa muy temprana de su gestación. Tampoco debemos pasar por alto que habrá sensores pensados para evaluar la calidad del agua, o los alimentos, entre otras tantas posibilidades.

Nanorobots constructores

Avanzando otro escalón hacia el futuro, y esto implica ir mucho más allá del siglo XXI, la nanotecnología podría ofrecernos aplicaciones increíbles. Paso a explicaros, supongamos que tenemos un maletín multiuso en cuyo interior se aloja un hormiguero de nanorobots constructores, los cuales permitirían crear en unos pocos minutos cualquier objeto deseado, y tengamos en cuenta que esto va desde una herramienta, hasta un automóvil.

 ¿Cómo funcionaria todo esto? Partimos del razonamiento que el maletín cuenta con una computadora incorporada que permite elegir el tipo de objeto que deseamos crear. A continuación, organiza y dirige a los nanorobots para que construyan el objeto especificado.

 En este sentido, me gustaría dar un ejemplo más concreto: supongamos que abrimos el maletín y especificamos que queremos construir un automóvil. A partir de entonces los nanorobots trasformarían un montón de grafito en un automóvil con cobertura de diamante. Pero tengamos en cuenta que el automóvil también podría llevar consigo su propio hormiguero de nanorobots, lo que implica la posibilidad de cambiar de forma. Por ejemplo, a medida que aceleramos, el automóvil se asemejaría cada vez más a una aeronave, hasta llegado el momento de elevarse y volar.

 Es curioso cuando uno se detiene a pensar que en aquellos remotos tiempos el automóvil ni siquiera necesitaría cargar combustible, ya que obtendría la energía a partir de la fusión o división nuclear de sus átomos. Por supuesto que tendrán que pasar muchos cientos de años, o tal vez milenios, para que estas tecnologías se hagan realidad. Para ese entonces, es posible que este libro sea un texto olvidado que acumula polvo en una biblioteca que funciona como museo.

Ahora bien, si nos remitimos al tema de la robótica, el sentido común nos dice que podría valerse de nanorobots para de este modo ser multifuncional. Esto equivale a decir que el robot tendría la habilidad de cambiar de forma tal como si se tratase de una plastilina animada. Les cuento, tan solo imaginemos que el robot podría transformarse en varias computadoras, luego en mascota cibernética, a continuación en un par de aspiradoras. Como podemos deducir, la nanotecnología cuenta con un potencial que es realmente fascinante, pero también hay que tener en cuenta que demandara una complejidad como nunca antes se vio en la historia tecnológica.