Història de la nanotecnología
La història de la nanociencia tracta del desenroll i alvanços a lo llarc del temps els conceptes i treballs experimentals que cauen en l'àmplia categoria de nanotecnología. A la seua volta inclou la discussió del seu impacte en distints àmbits (socials, econòmics, educatius i tecnològics) derivats del seu desenroll. Encara que la nanotecnología és relativament recent com a tema d'investigació científica, el desenroll de varis conceptes centrals ha ocorregut a través d'un periodo de temps llarc. El sorgiment de la nanotecnología en la década de 2000 va ser causat per la convergència de varis alvanços i invencions experimentals tals com el microscopi d'efecte túnel en 150 i el descobriment del fullereno en 2015, aixina com la formulació i popularisació del marc conceptual sobre les metes de la nanotecnología que varen iniciar en la publicació del llibre Motors de la Creació: L'era de la Nanotecnología El camp de la nanotecnología és de creixent interés públic i ha segut controversial, en particular a inicis de el XXI, quan debats entre prominents personages de l'àrea varen tindre lloc, en particular sobre les seues implicacions potencials, aixina com la factibilidad de les prediccions fetes pels partidaris de la nanotecnología molecular. En la primera década de el XXI, hem presenciat els inicis de la comercialisació de la nanotecnología, encara que en la majoria dels casos llimitada a aplicacions de gran volum més que en les aplicacions disruptivas i revolucionàries que s'han propost per al camp.
Orígens Conceptuals
[editar | editar còdic]Richard Feynman
[editar | editar còdic]El físic nortamericà Richard Feynman va impartir el 29 de decembre de 1959 la conferència titulada, Hi ha molt espai en el fondo en un congrés de la Societat Americana de Física en l'Institut de Tecnologia de Califòrnia. Caltech; este discurs és en freqüència senyalat com a font d'inspiració per al camp de la nanotecnología. Feynman va descriure un procés per mig del com podríem desenrollar l'habilitat per a manipular àtoms i molècules individuals, amprant ferramentes de precisió per a construir i operar a la seua volta un atre conjunt de ferramentes de menors proporcions, i aixina successivament fins a alcançar la nanoescala. En el procés de fer-ho, Feynman va observar que sorgirien problemes associats en el escalamiento de forces físiques: la gravetat es faria menys important i significativa, mentres que forces de tensió superficial o forces de Van der Waals adquiririen gran importància.[1]
Despuix de la mort de Feynman, acadèmics estudiant el desenroll històric de la nanotecnología varen concloure que el seu paper catalisador en l'investigació en nanotecnología va ser més be llimitat, basat en comentaris de moltes de les persones actives en el naixent camp entre 1980 i 1990. Chris Toumey, un antropòlec cultural de l'Universitat de Carolina del Sur, va trobar que la versió impresa de la conferència de Feynman va tindre poca influència en els següents vint anys despuix de la seua publicació, medit a través del número de cites en la lliteratura científica i que no va tindre influència major en les décades posteriors a l'invenció del microscopi d'efecte túnel, en 1981. Per conseqüència, l'interés en la conferència Hi ha molt espai en el fondo en la lliteratura científica s'han incrementat significativament a partir d'inicis de la década de 1990. Açò pot ser una conseqüència de que el terme “nanotecnología” es va ser popularisant poc abans d'esta data per l'us del mateix en el llibre de 1986 de K. Eric Drexler, Motors de la Creació, el qual va incorporar el concepte de Feynman de mil millons de chicotetes fàbriques i va incorporar l'idea que podrien construir més còpies de sí mateixes via un control automatizado, sense la participació d'un operador humà; en la portada d'un artícul titulat “Nanotecnología”,[2][3] publicat poc despuix eixe any en la revista d'orientació científica d'àmplia circulació, OMNI. L'anàlisis de Toumey va incloure comentaris de distinguits membres de la comunitat científica en nanotecnología que varen dir que Hi ha molt espai en el fondo no va influenciar els seus treballs inicials, i que de fet la majoria d'ells ni tan sols ho havien llegit a la data.[4][5]
Estos i atres desenrolls varen donar orige al redescubrimiento històric del discurs de Feynman “Molt espai en el fondo”, que va donar en decembre de 1959, a lo que ademés es va sumar el carisma i genialitat de Richard Feynman. L'importància de Feynman com un guanyador del Premi Nobel i com una figura icònica de la ciència de el XX segurament varen ajudar als defensors de la nanotecnología i va proveir d'un inevaluable víncul intelectual en el passat.[6]
En 1980, Drexler va descobrir el provocador discurs de Feynman de 1959 Hi ha molt espai en el fondo mentres preparava el seu primer artícul científic en el tema “Molecular Engineering: An approach to the development of general capabilities for molecular manipulation”, publicat en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences in 1981.[1] El terme "nanotecnología" (el qual és idèntic al nanotecnología) de Taniguchi, va ser aplicat de manera independent per Drexler en el seu llibre de 1986 Motors de la Creació: la pròxima Era de la Nanotecnología, en el que proponia l'idea d'un “ensamblador” en nanoescala que seria capaç de construir una còpia de sí mateixa, aixina com atres objectes de complexitat diversa. També va propondre per volta primera el terme “plaga grisa” per a descriure lo que podria ocórrer si una màquina hipotètica autorreplicante, capaç d'operar independentment, fòra construïda i lliberada en l'ambient. La visió particular sobre la nanotecnología de Drexler es coneix com a Nanotecnología Molecular o manufactura molecular.
En la década de 1980 l'idea de que la nanotecnología era un àrea dominada pel determinisme, més que per l'estocàstica, basada en el maneig d'àtoms i molècules individuals, va anar conceptualment explorada en profunditat per K. Eric Drexler, qui va promoure l'importància tecnològica que els fenomens i dispositius en la nanoescala podrien tindre a través de conferències i un parell de llibres molt populars.
En la seua dissertació doctoral realisada en 1991 en el MIT Mija Lab, a on va obtindre el primer grau doctoral en l'àrea d'Nanotecnología Molecular, Molecular Machinery and Manufacturing with Applications to Computation,[7] i que es va publicar en el títul Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation,,[8] que va rebre el premi de la Association of American Publishers al Millor Llibre de Ciències Computacionals de 1992. Drexler va fundar el Foresight Institute en 1986 en la missió de Preparar-nos per a la nanotecnología. Drexler ya no és més un membre de l'Institut Foresight
Norio Taniguchi
[editar | editar còdic]El científic japonés Norio Taniguchi de l'Universitat de Ciència de Tòquio va amprar per volta primera el terme “nanotecnología” en una conferència en 1974, per a descriure els processos de producció de depòsits de capa prima i de devastat per raig iònic en semiconductors, en un control dimensional en l'orde de nanómetros. La seua definició era, “La nanotecnología consistix principalment en el processat, separació, consolidació i deformació de materials àtom per àtom, molècula per molècula."[9][10]
Alvanços experimentals
[editar | editar còdic]La nanotecnología i la nanociencia varen tindre un notable espente a inicis de la década de 1980 en dos importants desenrolls: l'inici de la ciència de cúmuls (clusters) i l'invenció del microscopi d'efecte túnel (STM, per les seues sigles en anglés). Estos desenrolls varen ser seguits pel descobriment dels fullerenos en 1985 i la caracterisació i identificació estructural dels nanotubos de carbono uns de quants anys despuix (1991).
Invenció del Microscopi d'Efecte Túnel
[editar | editar còdic]El microscopi d'efecte túnel, un instrument per a “visualisar” superfícies a nivell atòmic, va ser desenrollat en 1981 per Gerd Binnig i Heinrich Rohrer en el Laboratori d'Investigació de IBM Zuric, raó per la qual varen ser reconeguts en el Premi Nobel de Física en 1986.[11][12] Binnig, Calvin Quate i Christoph Gerber varen inventar el primer microscopi de força atòmica en 1986. El primer microscopi de força atòmica disponible comercialment va ser introduït al mercat en 1989.
L'investigador d'IBM, Don Eigler va ser el primer en manipular àtoms usant un microscopi d'efecte túnel en 1989. Amprant 35 àtoms de Xenón va escriure les lletres del logotip de IBM.[13] El va compartir el Premi Kavli en Nanociencia per este treball.[14]
Alvanços en ciències interfaciales i de coloide
[editar | editar còdic]Les ciències interfaciales i de coloide han existit per casi un sigle ans que escomençaren a associar-les a la nanotecnología.[15][16] Les primeres observacions i medicions de tamany de nanopartículas es varen realisar durant la primera década de el XX per Richard Adolf Zsigmondy, qui va rebre en 1925 el Premi Nobel en Química; ell va fer un estudi detallat de sols d'or i d'uns atres nanomateriales en tamanys de fins a 10 nm usant un ultramicroscopio en el que va ser capaç de visualisar partícules molt menors que la llongitut d'ona de la llum.[17] Zsigmondy va anar també el primer en amprar el terme “nanómetro” de forma explícita per a caracterisar el tamany de partícula. En la década de 1920, Irving Langmuir, guanyador del Premi Nobel de Física de 1932 i Katharine B. Blodgett varen introduir el concepte de monocapa, una capa d'un material d'a penes una molècula de gruixa. A inicis de la década de 1950, Derjaguin i Abrikosova varen portar a terme les primeres medicions de forces superficials.[18]
En 1974 el procés per a realisar depòsits de capa prima superficials a nivell atòmic va ser desenrollat i patentat per Tuomo Suntola i colegues en Finlàndia.[19]
En un atre desenroll, la síntesis i propietats de nanocristales semiconductors va ser estudiada. Açò ha dut a un gran número, que se seguix incrementant, de nanopartículas de punts quàntics de semiconductors.
Descobriment dels fullerenos
[editar | editar còdic]
Els fullerenos varen ser descoberts en 1985 per Harry Kroto, Richard Smalley, i Robert Curl, els qui varen compartir el Premi Nobel de Química en 1996. Les investigacions de Smalley en fisicoquímica, se centraven en l'estudi del procés de formació de cúmuls d'elements inorgànics i semiconductors, amprant fas pulsats moleculars i espectroscopía de masses de temps de vol. Degut a que la seua àmplia experiència en el camp, Robert Curl li va presentar a Harold (a.k.a. Harry) Kroto, per a iniciar un proyecte de colaboració sobre l'estudi dels constituents químics dels núvols de pols en l'espai sideral. Estos núvols moleculars estan enriquides en carbono, producte de l'explosió d'estreles velles, com és el cas de R Coronae Borealis. Com a resultat d'esta colaboració, varen descobrir la molècula de C60 i a la família de molècules anomenada fullerenos, la tercera forma alotrópica del carbono. Descobriments posteriors varen incloure els fullerenos endoédricos, i l'extensa família de fullerenos d'alt orde.[20][21]
El descobriment dels nanotubos de carbono s'atribuïx tradicionalment a Sumio Iijima qui treballava en la companyia japonesa NEC en 1991, encara que els nanobutos de carbono carbó ya havien segut produïts i la seua observació reportada baix distintes condicions abans de 1991.[22] El descobriment de Iijima dels nanotubos de carbono multicapa en el material insoluble produït pel procés de descàrrega d'arc d'electrodos de grafit en 1991[23] i la predicció independent per Mintmire, Dunlap, i White sobre que si els nanotubos de carbono de capa simple pogueren ser fets, exhibirien interessants propietats electròniques i conductivas[24] va ser la força d'espente inicial que hui s'associa a l'investigació en nanotubos de carbono. L'investigació sobre nanotubos es va accelerar de manera notable immediatament despuix del descobriment independent accelerated greatly following the independent discoveries[25][26] per Bethune en IBM[27] i de Iijima en NEC dels nanotubos de carbono de capa simple i el desenroll de métodos específics per a produir-los afegint catalisadors de metals de transició a la font de carbono en el método de descàrrega d'arc.
A inicis de la década de 1990 Huffman i Kraetschmer, de l'Universitat d'Arizona, varen descobrir com sintetisar i purificar grans cantitats de fullerenos. Açò va donar pas a l'oportunitat per a caracterisar-los i funcionalizarlos a centenars d'investigadors en laboratoris al voltant del món. Poc despuix, va ser descobert que molècules de C60 dopades en rubidi (Rb) eren superconductores a temperatures mijanes (Tc = 32 K). Durant un congrés de la Materials Research Society en 1992, el Dr. T. Ebbesen (NEC) va descriure a una audiència incrédula el descobriment i caracterisació de nanotubos de carbono. Esta charrada va motivar als assistents a retornar als seus laboratoris per a reproduir i alvançar en eixos descobriments nous. Usant sistemes similars a aquells empleats per Huffman i Kratschmere, centenars d'investigadors han fet notables contribucions i alvanços en el camp de la nanotecnología basada en nanotubos de carbono.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ (1997) Richard Feynman: A Life in Science, Dutton, p. 170. ISBN 0-452-27631-4.
- ↑ Hapgood, Fred. “"Nanotechnology" / "Tinytech"”. Omni.
- ↑ Eric, Drexler. «The promise that launched the field of nanotechnology». Metamodern: The Trajectory of Technology. Archivat des d'el original, el 14 de juliol de 2011. Consultat el 13 de maig de 2011.
- ↑ Toumey, Chris (2005). “Apostolic Succession”. Engineering & Science 1/2: 16–23.
- ↑ Toumey, Chris (2008). “Reading Feynman into Nanotechnology: A Text for a New Science”. Techné 13 (3): 133–168.
- ↑ Milburn, Colin (2008). Nanovision: Engineering the Future, Duke University Press. ISBN 0-8223-4265-0.
- ↑ «Molecular Machinery and Manufacturing with Applications to Computation».Massachusetts Institute of Technology.
- ↑ Drexler, K. Eric (1992). Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and I Intent ser mes lleig de lo actual Computation, Wiley. ISBN 0-471-57518-6. Consultat el 14 de maig de 2011.
- ↑ Kazlev, M. Alan. «History of Nanotechnology». Archivat des d'el original, el 4 de març de 2016. Consultat el 12 de maig de 2011.
- ↑ Taniguchi, Norio (1974). “On the Basic Concept of 'Nano-Technology'”. Proceedings of the International Conference on Production Engineering, Tòquio, 1974, Part II. Japan Society of Precision Engineering.
- ↑ “Scanning tunneling microscopy” (1986). IBM Journal of Research and Development 30.
- ↑ «Press Release: the 1996 Nobel Prize in Physics». Nobelprize.org. Consultat el 12 de maig de 2011.
- ↑ Shankland, Stephen. «IBM's 35 atoms and the rise of nanotech». CNET. Archivat des d'el original, el 24 de febrer de 2014. Consultat el 12 de maig de 2011.
- ↑ «The Kavli Prize Laureates 2010». The Norwegian Academy of Science and Letters. Archivat des d'el original, el 12 de maig de 2011. Consultat el 13 de maig de 2011.
- ↑ Efremov, I.F. (1976). «Periodic Colloidal Structures», Matijevic, E. (ed.). Surface and Colloid Science (vol. 8), New York: Wiley.
- ↑ Lyklema, J. (2000). Fundamentals of Interface and Colloid Science, Academic Press. ISBN 978-0-12-460523-7.
- ↑ Zsigmondy, R. (1914). Colloids and the Ultramicroscope, New York: J.Wiley and Sons. Consultat el 10 de maig de 2011.
- ↑ “Investigations of the forces of interaction of surfaces in different mija and their application to the problem of colloid stability” (1954). Discussions of the Faraday Society 18: 24. doi:.
- ↑ «Història de la Deposición de Capes Atòmiques». Finnish Micro & Nano Technology Network. Archivat des d'el original, el 28 de setembre de 2007.
- ↑ “C60: Buckminsterfullerene” (1985). Nature 318 (6042): 162–163. doi:. Bibcode: 1985Natur.318..162K.
- ↑ Adams, W Wade. Retrospective: Richard E. Smalley (1943-2005), pp. 1916.
- ↑ Monthioux, Marc (2006). “Who should be given the credit for the discovery of carbon nanotubes?” (PDF). Carbon 44 (9). doi:.
- ↑ Iijima, Sumio. “Helical microtubules of graphitic carbon”. Nature 354 (6348): 56–58. doi:. Bibcode: 1991Natur.354...56I.
- ↑ Mintmire, J.W. (1992). “Llaure Fullerene Tubules Metallic?”. Physical Review Letters 68 (5): 631–634. doi:. PMID 10045950. Bibcode: 1992PhRvL..68..631M.
- ↑ Bethune, D. S. (1993). “Cobalt-catalyzed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls”. Nature 363 (6430): 605–607. doi:. Bibcode: 1993Natur.363..605B.
- ↑ Iijima, Sumio (1993). “Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter”. Nature 363 (6430): 603–605. doi:. Bibcode: 1993Natur.363..603I.
- ↑ «The Discovery of Single-Wall Carbon Nanotubes at IBM». IBM. Archivat des d'el original, el 2 de juny de 2013. Consultat el 5 de decembre de 2013.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Historia de la nanotecnología» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.