Nanotecnología

Archiu:Fullerene Nanogears - GPN-2000-001535.jpg

Nanotecnología

La nanotecnología és la conjunció de les paraules nano i tecnologia, a on el prefix nano fa referència a l'escala nanométrica (1 a 100 nanómetros), mentres que per al prefix tecnologia implica la manipulació i us de la matèria a dita escala. La descripció de la nanotecnología es referix a manipular en forma precisa els àtoms i molèculas en el disseny, caracterisació i aplicació d'estructures per a la fabricació de dispositius i sistemes complexos per mig del control de la forma, en components molt menuts (a nanoescala) a on es fan visibles els efectes de la mecànica quàntica, ara també referida com nanotecnología molecular.

El ranc de tamany de major interés per a la nanociencia i les nanotecnología és de 100 nm o menys (encara que no es tracta d'una divisió estricta) degut a que és llavors que els materials poden realçar les seues propietats o adquirir unes atres totalment diferents propietats de la matèria a escala nanométrica; Per eixemple a Iniciativa Nanotecnológica Nacional d'Estats Units, definix de forma més general la nanotecnología com la manipulació de la matèria en a lo manco una dimensió del tamany d'entre el ranc del qual va d'1 a 100 nanómetros (nm). Esta definició és àmpliament acceptada en el camp de la física i la química; no obstant en el camp de la biologia s'accepten com nanopartículas aquelles en un a lo manco una dimensió menor a 1000 nanómetros

La nanotecnología definida per escales inclou camps científics com la ciència de superfícies, la química orgànica, la biologia molecular, la física de semiconductors, l'almagasenament d'energia, l'ingenieria, la microfabricación i la ingenieria molecular. L'investigació i les aplicacions associades van des d'extensions de la física de dispositius convencionals fins al autoensamblaje molecular, des del desenroll de nous materials en dimensions en la nanoescala fins a control directe de la matèria a escala atòmica.

És comú l'us de la forma plural «nanotecnología» aixina com «tecnologies de nanoescala». Per la varietat de potencials aplicacions mèdiques, industrials i militars, els governs han invertit mils de millons de dólars en investigació de la nanotecnología. A través de la seua Iniciativa Nanotecnológica Nacional, Estats Units ha invertit 3700 millons de dólars. La Unió Europea ha invertit^{cita requerida} 1200 millons i Japó 750 millons de dólars.

Actualment els científics estan debatent el futur de les implicacions de la nanotecnología. La nanotecnología pot ser capaç de crear nous materials i dispositius en un vast alcanç d'aplicacions, tals com en la medicina, electrònica, biomaterialés, i la producció d'energia. Estes preocupacions han dut al debat entre varis grups de defensa i governs sobre si es requerixen regulacions especials per a la nanotecnología.

Regulacions

No existix ni unanimitat ni claritat entorn a l'us de la nanotecnología i tot de lo que ella es deriva: tant la seguritat com la privacitat dels possibles riscs no estan calculats.

Diferència entre nanotecnología i nanociencia

La nanotecnología comprén l'estudi, disseny, creació, #síntesis, manipulació i aplicació de materials, aparats i sistemes funcionals a través del control de la matèria a nanoescala, i l'explotació de fenomens i propietats de la matèria a nanoescala. Quan es manipula la matèria a escala tan minúscula, presenta fenomens i propietats totalment noves. Per lo tant, els científics utilisen la nanotecnología per a crear materials, aparats i sistemes nous i poc costosos en propietats úniques. No obstant, la nanociencia és una disciplina dedicada a l'estudi dels fenomens físics, químics i biològics que ocorren a escala nanométrica.

Història

Artícul principal → Història de la nanotecnología.

El guanyador del premi Nobel de Física de 1965, Richard Feynman, va anar el primer en fer referència a les possibilitats de la nanociencia i la nanotecnología en un discurs que va donar en el Caltech (Institut Tecnològic de Califòrnia) el 29 de decembre de 1959, titulat En el fondo hi ha espai de sobres (There's Plenty of Room at the Bottom), en el que descriu la possibilitat de la #síntesis via la manipulació directa dels àtoms. El terme "nanotecnología" va ser usat per primera volta per Norio Taniguchi en l'any 1974, encara que açò no és àmpliament conegut.

Inspirat en els conceptes de Feynman, en forma independent K. Eric Drexler va usar el terme "nanotecnología" en el seu llibre de l'any 1986 Motors de la Creació: L'Arribada de l'Era de la Nanotecnología (en anglés: Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology), en el que va propondre l'idea d'un "ensamblador" a nanoescala que seria capaç de construir una còpia de sí mateix i d'atres elements de complexitat arbitrària en un nivell de control atòmic. També en l'any 1986, Drexler cofundó The Foresight Institute (en castellà: L'Institut d'Estudis Prospectivos), en el qual ya no té relació, per a ajudar a aumentar la consciència i comprensió pública dels conceptes de la nanotecnología i les seues No existix niimplicaciones.No existix ni

Aixina, el sorgiment de la nanotecnología com un camp en la década de 1980 va ocórrer per la convergència del treball teòric i públic de Drexler, qui va desenrollar i va popularisar un marc conceptual per a la nanotecnología, i els alvanços experimentals d'alta visibilitat que varen atraure atenció adicional a àmplia escala als prospectes del control atòmic de la matèria.

Per eixemple, l'invenció del microscopi d'efecte túnel en l'any 1981 va proporcionar una visualisació sense precedents dels àtoms i enllaços individuals, i va ser usat exitosamente per a manipular àtoms individuals en l'any 1989. Els desenrolladors del microscopi Gerd Binnig i Heinrich Rohrer del IBM Zuric Research Laboratory (en castellà: Laboratori d'Investigació Zuric IBM) varen rebre un Premie Nobel en Física en l'any 1986. Binnig, Quate i Gerber també varen inventar el microscopi de força atòmica anàlec eixe any.

Els fullerenos varen ser descoberts en l'any 1985 per Harry Kroto, Richard Smalley i Robert Curl, els qui en conjunt varen guanyar el Premi Nobel de Química de l'any 1996. Inicialment el C₆₀ no va ser descrit com a nanotecnología; el terme va ser utilisat en relació en el treball posterior en els tubos de grafeno (cridats nanotubos de carbono) en aplicacions potencials per a dispositius i electrònica de nanoescala.

A principis de la década de 2000, el camp va collir un incrementat interés científic, polític i comercial que va dur tant a la controvèrsia com al progrés. Les #controvèrsia varen sorgir en relació en les definicions i potencials implicacions de les nanotecnología, ejemplificado per l'informe de la Royal Society sobre la nanotecnología. Els desafius varen sorgir de la factibilidad de les aplicacions imaginades pels proponentes de la nanotecnología molecular, que va culminar en un debat públic entre Drexler i Smalley en l'any 2001 i l'any 2003.

Mentrestant, la comercialisació dels productes basats en els alvanços de les tecnologies a nanoescala varen començar a sorgir. Estos productes estan llimitats a aplicacions a granel dels nanomateriales i no involucren el control atòmic de la matèria. Alguns eixemples inclouen a la plataforma Nano Silver que utilisa nanopartículas d'argent com un agent antibacterial, els protectors solars transparents basats en nanopartículas i dels nanotubos de carbono per a teles resistents a les taques.

Els governs es varen moure a la promoció i el financiamiento de l'investigació en nanotecnología, començant per Estats Units en la seua Iniciativa Nanotecnológica Nacional, que va formalisar la definició de la nanotecnología basada en el tamany i que va crear un fondo de financiamiento per a l'investigació de la nanoescala.

Per a mediats de la década del 2000 nova i séria atenció científica va començar a florir. Proyectes varen emergir per a produir un full de ruta per a la nanotecnología que se centrava en la manipulació atòmica precisa de la matèria i que discutia les capacitats, metes i aplicacions existents i proyectades.

Atres persones d'esta àrea varen ser Rosalind Franklin, James Dewey Watson i Francis Crick els qui varen propondre que el ADN era la molècula principal que jugava un paper clau en la regulació de tots els processos de l'organisme, revelant l'importància de les molècules com a determinants en els processos de la vida.

Pero estos coneiximents varen ser més allà, ya que en açò es va poder modificar l'estructura de les molècules, com és el cas dels polímero o plàstics que hui en dia trobem en les nostres llars. Pero cal dir que a este tipo de molècules se'ls pot considerar “grans”.

Hui en dia la medicina té més interés en l'investigació en el món microscòpic, ya que en ell es troben possiblement les alteracions estructurals que provoquen les malalties, i no cal dir de les branques de la medicina que han eixit més beneficiades com és la microbiologia, inmunología, fisiologia; han sorgit també noves ciències com la Ingenieria Genètica, que ha generat polèmiques sobre les repercussions de processos com la clonació o la eugenèsia.

El desenroll de la nanociencia i la nanotecnología en Amèrica Llatina és relativament recent, en comparació a lo que ha ocorregut a nivell global. Països com Mèxic, Costa Rica, Argentina, Veneçola, Colòmbia, Brasil i Chile contribuïxen a nivell mundial en treballs d'investigació en distintes àrees de la nanociencia i la nanotecnología. Ademés, alguns d'estos països conten també en programes educatius a nivell llicenciatura, mestrage, postgrau i especialisació en l'àrea.

Conceptes de la nanotecnología

La nanotecnología és l'ingenieria de sistemes funcionals a escala molecular. Açò cobrix tant l'actual treball com a conceptes que són més alvançats. En el seu sentit original, la nanotecnología es referix a l'habilitat proyectada per a construir elements des de lo més menut a lo més gran, usant tècniques i ferramentes, que actualment estan sent desenrollades, per a construir productes complets d'alt eixercite.

Un nanómetro (nm) és la mil millonèsima part, o 10⁻⁹, d'un metro. Per comparació, els típics llarcs d'enllaços carbono-carbono, o l'espai entre estos àtoms en una molècula, estan al voltant dels 0,12–0,15 nm i la doble hèliç d'un ADN té un diàmetro d'al voltant de 2 nm. Per una atra part, la forma de vida celular més menuda, la bactèria del gènero Mycoplasma, tenen al voltant de 200 nm de llarc. Per convenció, la nanotecnología és medida en el ranc d'escala d'entre 1 a 100 nm d'acort a la definició usada per la Nacional en Estats Units. El llímit inferior està donat pel tamany dels àtoms (el hidrogen té els àtoms més menuts, que tenen un radi aproximat d'un veinteavo de nm conegut com ràdio de Bohr) ya que la nanotecnología deu fabricar els seus dispositius a partir d'àtoms i molècules. El llímit superior és més o menys arbitrari, pero es troba al voltant del tamany en que fenomens que no poden ser observats en estructures més grans comencen a ser aparents i poden ser usats en el nanodispositivo. Estos nous fenomens fan que la nanotecnología siga distinta dels dispositius que són merament versions miniaturizadas d'un dispositiu macroscòpic equivalent; tals dispositius es troben a una escala més gran i cauen baix la descripció de microtecnología.

Per a posar l'escala en un atre context, el tamany comparatiu d'un nanómetro a un metro és lo mateix que el d'una roca al tamany de la Terra. Una atra forma de posar-ho: un nanómetro és la cantitat en que la barba d'un home promig creix en el temps al que a est li pren alçar la afeitadora a la seua cara.

S'usen dos aproximacions a la nanotecnología. En l'aproximació "del fondo cap a dalt", els materials i dispositius són construïts a partir de components moleculars que es ensamblan per sí mateixos químicament pels principis del reconeiximent molecular. En l'aproximació "de dalt avall", els nano-objectes són construïts a partir d'entitats més grans en un control a nivell atòmic.

Àrees de la física tals com la duvitación nanoelectrónica, la nanomecánica, nanofotónica i la nanoiónica han evolucionat durant estes últimes poques décades per a proporcionar un fonament científic bàsic a la nanotecnología.

De lo més gran a lo més menut: una perspectiva des dels materials

Artícul principal → Nanomateriales.

Varis fenomens es tornen pronunciats a mida que el tamany del sistema disminuïx. Estos inclouen efectes mecànics estadístics, aixina com efectes mecànics quàntics, per eixemple el “efecte del tamany del Quant” a on les propietats electròniques dels sòlits són alterades en grans reduccions en el tamany de la partícula. Este efecte no es posen en joc en anar des de les dimensions macro a les dimensions micro. No obstant, els efectes quàntics poden convertir-se en significantes quan el tamany del nanómetro és alcançat, normalment en distàncies de 100 nanómetros o menys, l'aixina cridat domini quàntic. Adicionalment, una varietat de propietats físiques (mecàniques, elèctriques, òptiques, etc.) canvien quan se'ls compara en els sistemes macroscòpics. Un eixemple és l'aument en la proporció de l'àrea superficial al volum alterant les propietats mecàniques, termals i catalítiques dels materials. La difusió i reaccions a nivell de nano escala, els materials de les nanoestructuras i dels nanodispositivos en ràpit transport de ions generalment són conegudes com nanoiónicas. Les propietats mecàniques dels nanosistemas són d'interés en l'investigació de la nanomecánica. L'activitat catalítica dels nanomateriales també òbrin potencials riscs en la seua interacció en els biomaterialés.

Els materials reduïts a la nanoescala poden mostrar propietats diferents quan se'ls compara en les que ells exhibixen a macroescala, permetent aplicacions úniques. Per eixemple, les substàncies opaques poden convertir-se en transparents (coure); materials estables poden convertir-se en combustible (alumini); materials insolubles poden convertir-se en solubles (or). Un material tal com l'or, que és químicament inerte a escala normals, pot servir com un potent catalisador químic a nanoescalas. La major part de la fascinació en la nanotecnología sorgix d'estos fenomens quàntics i de superfície que la matèria exhibix a nanoescala.

De lo simple a lo complex: una perspectiva molecular

Artícul principal → Autoensamblaje molecular.

La química sintètica moderna ha alcançat el punt a on és possible preparar menudes molècules per a casi qualsevol estructura. Estos métodos són usat hui en dia per a fabricar una àmplia varietat de químics útils tals com farmacèutics o polímeros comercials. Esta habilitat fa sorgir la pregunta d'estendre esta classe de control al següent nivell més gran, buscant métodos per a ensamblar estes molècules úniques en estructures o ensamblages supramoleculares consistents de moltes molècules dispostes en una forma ben definida.

Estes aproximacions utilisen els conceptes de autoensamblaje molecular o química supramolecular per a dispondre en forma automàtica les seues pròpies estructures en algun ordenament útil a través d'una aproximació des del fondo cap a dalt. El concepte de reconeiximent molecular és especialment important: les molècules poden ser dissenyades de tal forma que una configuració o ordenament específic siga favorida per les forces intermoleculars no covalente. Les regles d'emparejamiento de bases de Watson-Crick són un resultat directe d'açò, aixina com la especificidad d'una enzima sent apuntada a un únic substrat o el plegament de la proteïna en sí mateixa. Aixina, dos o més components poden ser dissenyat per a complementarietat i atracció mútua de tal forma que construïxquen un tot més complex i útil.

L'aproximacions des del fondo cap a dalt deuria ser capaços de produir dispositius en paralel i ser molt més barates que els métodos de dalt avall, pero potencialment podrien ser sobrepassades a mida que el tamany i la complexitat de l'ensamblage desijat aumente. Les estructures més exitoses requerixen apanys d'àtoms complexos i termodinámicamente poc provables. No obstant, existixen molts eixemples de autoensamblaje basats en el reconeiximent molecular en la biologia, un dels més notables és el pareo de base de Watson-Crick i les interacciones enzima-substrat. El desafiu per a la nanotecnología és descobrir si estos principis poden ser usats per a conseguir noves construccions adicionals a les naturals ya existents.

Nanotecnología molecular: una visió de llarc determini

Artícul principal → Nanotecnología molecular.

La nanotecnología molecular, algunes voltes anomenada fabricació molecular, descriu nanosistemas manufacturados (màquines a nanoescala) operant a escala molecular. La nanotecnología molecular està associada especialment en el ensamblador molecular, una màquina que pot produir una estructura o dispositiu desijat àtom per àtom usant els principis de la mecanosíntesis. La fabricació en el context dels nanosistemas productius no està relacionat en, i deuria ser clarament distinguit de, les tecnologies convencionals usades per a la fabricació de nanomateriales tals com nanotubos i nanopartículas de carbono.

Quan el terme "nanotecnología" va ser falcat en forma independent i popularisat per Eric Drexler (qui en eixe moment no sabia d'un use anterior realisat per Norio Taniguchi) per a referir-se a una tecnologia futura de fabricació basat en sistemes de màquina moleculars. La premissa era que les #analogia biològiques a escala molecular dels components de màquines tradicionals demostraven que les màquines moleculars eren possibles: existixen incontables eixemples en la biologia, se sap que sofisticades màquines biològiques optimisades estocásticamente poden ser produïdes.

S'espera que els desenrolls en la nanotecnología faran possible la seua construcció per algun atre mig, potser usant principis de biomimesis. No obstant, Drexler i atres investigadors han propost que una nanotecnología alvançada, encara que potser inicialment implementada per mijos biomiméticos, finalment podria estar basada en els principis de l'ingenieria mecànica, és dir, una tecnologia de fabricació basada en la funcionalitat mecànica d'estos components (tals com a engranages, #rodament, motors i membres estructurals) que permetrien un ensamblage programable i posicional a una especificació atòmica. La física i l'eixercite ingenieril de dissenys d'eixemple varen ser analisats en el llibre de Drexler cridat Nanosistemas.

En general és molt difícil ensamblar dispositius a escala atòmica, ya que un té que posicionar àtoms sobre atres àtoms de gruixa i tamany comparables. Una atra visió, expressada per Carlo Montemagno, és que els futurs nanosistemas seran híbrits de la tecnologia del #sílice i de màquines moleculars biològiques. Richard Smalley argumenta que la mecanosíntesis és impossible per les dificultats en la manipulació mecànica de molècules individuals.

Açò va dur a un intercanvi de cartes entre la publicació Chemical & Engineering News de la ACS en l'any 2003. Encara que la biologia clarament demostra que els sistemes de màquines moleculars són possibles, les màquines moleculars no biològiques actualment estan solament en la seua infància. Els líders en l'investigació de les màquines moleculars no biològiques són Alex Zettl i el seu colegues que treballen en el Lawrence Berkeley National Laboratory i en la UC Berkeley. Ells han construït a lo manco tres dispositius moleculars distints els moviments dels quals són controlats des de l'escritori canviant el voltage: un nanomotor de nanotubos, un actuador, i un oscilador de relaixació nanoelectromecánico.

Un experiment que indica que un ensamblage molecular posicional és possible va ser desenrollat per Ho i Llig en la Universitat Cornell en l'any 1999. Ells varen usar un microscopi d'efecte túnel per a moure una molècula de monòxit de carbono (CO) cap a un àtom individual de ferro (Fe) ubicat en un cristal pla d'argent, i enllaçar químicament el CO en el Fe aplicant un voltage.

Investigació actual

Nanomateriales

El camp dels nanomateriales inclou els subcampos que desenrollen o estudien els materials que tenen propietats úniques que sorgixen de les seues dimensions a nanoescala.

• La ciència d'Interfaç i coloide ha identificat molts materials que poden ser útils en la nanotecnología, tals com els nanotubos de carbono i atres fullerenos, i vàries nanopartículas i nanoroides. Els nanomateriales en ràpit transport d'ions també estan relacionats en la nanoiónica i a la nanoelectrónica.
• Els materials a nanoescala també pot ser usats per a aplicacions en volum; la majoria de les aplicacions comercials actuals de la nanotecnología són d'este tipo.
• S'ha realisat progrés en l'utilisació d'estos materials per a aplicacions mèdiques, vore nanomedicina.
• Els materials a nanoescala tals com els nanopilarés algunes voltes són usats en les celes solars per a baixar els costs de les celes solars de silici tradicionals.
• El desenroll d'aplicacions que incorporen nanopartículas semiconductoras que seran usades en la següent generació de productes, tals com a tecnologia de pantalles, allumenament, celes solars i imàgens biològiques; vore punt quàntic.

Enfocament d'avall dalt

Estos busquen dispondre els components més menuts en estructures més complexes.

• La nanotecnología d'ADN utilisa la especificidad del pareo de base de Watson-Crick per a construir estructures ben definides a partir de l'ADN i uns atres àcits nucleicos.
• S'aproxima des del camp de la #síntesis química "clàssica" (#síntesis inorgànica i orgànica) i també el seu objectiu és el disseny de molècules en una forma ben definida (per eixemple bis-péptidos).
• Més generalment, el autoensamblaje molecular busca usar els conceptes de química supramolecular i el reconeiximent molecular en particular, per a causar que components uni-moleculars es disponguen automàticament per sí mateixos en alguna conformació útil.

Enfocament de dalt avall

Estos busquen crear dispositius més menuts usant uns més grans per a controlar el seu ensamblage.

• Moltes tecnologies que tracen el seu orige als métodos d'estat sòlit de silici per a fabricar microprocessadorés ara són capaços de crear característiques més menudes que 100 nm, ho cau en la definició d'nanotecnología. Discs durs basats en la magnetorresistencia jaganta ya en el mercat cauen dins d'esta descripció, aixina com les tècniques de deposición de capes atòmiques (en anglés: Atomic Layer Deposition, ALD). Peter Grünberg i Albert Fert varen rebre un Premi Nobel en Física en l'any 2007 pel seu descobriment de la magnetorresistencia jaganta i les seues contribucions al camp de la espintrónica.

• Les tècniques d'estat sòlit també poden ser usades per a crear dispositius coneguts com sistemes nanoelectromecánicos (en anglés: Nanoelectromechanical Systems, NEMS), que estan relacionats en els sistemes microelectromecánicos (en anglés: Microelectromechanical Systems, MEMS).
• Fas iònics concentrats poden ser controlats per a eliminar o depositar material quan gasos precursors adequats són aplicats al mateix temps. Per eixemple, esta tècnica és usada rutinariamente per a crear seccions de material sub-100 nm per a l'anàlisis per mig de microscopis electrònics de transmissió.
• Les puntes dels microscopis de força atòmica poden ser usades com una "cap d'escritura" a nanoescala per a depositar un químic sobre una superfície en un patró desijat en un procés conegut com nanolitografía dip-pen, que després és seguida per un procés d'aiguafort per a eliminar el material en un método dalt-avall. Esta tècnica cau en el subcampo més gran de la nanolitografía.

Acostaments funcionals

Estes busquen desenrollar components d'una funcionalitat desijada sense importar com podrien ser ensambladas.

• La electrònica d'escala molecular busca desenrollar molècules en propietats electròniques útils. Estes podrien llavors ser usades com a components de molècula única en un dispositiu nanoelectrónico. Per a un eixemple vore el rotaxano.
• Els métodos químics sintètics també poden ser usats per a crear motors moleculars sintètics, tal com el conegut com nanoauto.

Acostaments biomiméticos

• La biónica o biomimesis busquen aplicar els métodos i sistemes biològics trobats en la naturalea, per a estudiar i dissenyar sistemes d'ingenieria i tecnologia moderna. La biomineralización és un eixemple dels sistemes estudiats.
• La bionanotecnología és l'us de les biomoléculas per a aplicacions en nanotecnología, incloent l'us de virus i ensamblages de lípits. La nanocelulosa és una potencial aplicació a escala massiva.

Especulatius

Estos subcampos busquen anticipar lo que les invencions nanotecnológicas podrien alcançar o intenten propondre una agenda que ordene un camí pel qual l'investigació puga progressar. A sovint estos prenen una visió d'una gran escala de la nanotecnología, en més émfasis en els seus implicancias socials que en els detalls de com a tals invencions podrien realment ser creades.

• La nanotecnología molecular és proposta com un acostament que involucra la manipulació d'una sola molècula d'una forma finamente controlat i determinista. Açò és més teòric que atres subcampos, i moltes de les tècniques propostes estan més allà de les capacitats actuals.

• La nanorrobótica se centra en màquines autosuficients en alguna funcionalitat operant a nanoescala. Existixen esperances de poder aplicar els nanorrobots en medicina, encara que prèviament deuran superar-se les desventages de tals dispositius. No obstant, s'ha demostrat progrés en materials i #metodologia innovadors en algunes paleses otorgades per a nous dispositius nanofabricadores per a futures aplicacions comercials, que també ajuden progressivament al desenroll de nanorrobots en algun us de conceptes de nanobioelectrónica embebida.
• Els nanosistemas productius són "sistemes de nanosistemas" que seran complexos nanosistemas que produïxen parts atómicamente precises per a atres nanosistemas, no necessàriament utilisant noves propietats nanoescalares emergents, sino els ben compresos fonaments de la fabricació macroscòpica. Per la naturalea discreta (a nivell atòmic) de la matèria i la possibilitat del creiximent exponencial, esta etapa és vista com la base d'una atra revolució industrial. Mihail Roco, un dels arquitectes de l'Iniciativa Nanotecnológica Nacional d'Estats Units, ha propost quatre estats de la nanotecnología que semblen ser un paralel del progrés tècnic de la Revolució Industrial, progressant des de nanoestructuras passives a nanodispositivos actius a complexes nanomáquinas i finalment a nanosistemas productius.
• La matèria programable busca dissenyar materials les propietats de les quals puguen ser fàcilment, reversiblemente i externament controlats. Està pensada com una fusió entre la ciència de l'informació i la ciència dels materials.
• Per la popularitat i exposició mediàtica del terme nanotecnología, les paraules picotecnología i femtotecnología han segut falcats en forma anàloga, encara que estos són rarament utilisats i solament de manera informal.

Ferramentes i tècniques

Existixen varis importants desenrolls moderns. El microscopi de força atòmica (en anglés: Atomic Force Microscope, AFM) i el microscopi d'efecte túnel (en anglés: Scanning Tunneling Microscope, STM) són versions primerenques de les sondes d'agranada que varen llançar la nanotecnología. Existixen atres tipos de microscopi de sonda d'agranada. Encara que conceptualment similars als microscopis confocales d'agranada desenrollats per Marvin Minsky en l'any 1961 i al microscopi acústic d'agranada (en anglés: Scanning Acoustic Microscope, SAM) desenrollat per Calvin Quate i associats en la década de 1970, els microscopis de sonda d'agranada més nous tenen una molt més alta resolució, ya que ells no estan llimitats per la llongitut d'ona del sò o la llum.

La punta d'una sonda d'agranada també pot ser usada per a manipular nanoestructuras (un procés conegut com a ensamblage posicional). La metodologia d'agranada orientada a la característica sugerida per Rostislav Lapshin sembla ser una forma prometedora d'implementar estes nanomanipulaciones en modo automàtic. No obstant, açò és encara un procés llent per la baixa velocitat d'agranada del microscopi.

Vàries tècniques de nanolitografía tals com la litografia òptica, la nanolitografía dip-pen de litografia de rajos X, la litografia de fes d'electrons o litografia de nanoimpresión també varen ser desenrollades. La litografia és una tècnica de fabricació de dalt avall a on el material en bruto és reduït en tamany fins a conseguir un patró a nanoescala.

Un atre grup de tècniques nanotecnológicas inclouen a aquelles usades per a la fabricació de nanotubos i nanoalambres, aquelles usades en la fabricació de semiconductors tals com la litografia ultravioleta profunda, la litografia de fes d'electrons, maquinat de fes de ions enfocat, la litografia de nanoimpresión, la deposición de capa atòmica i deposición molecular de vapor, i ademés incloent les tècniques de autoensamblaje molecular tals com aquelles que ampren copolímers vaig donar-bloc. Els precursors d'estes tècniques són anteriors a l'era de la nanotecnología, i són extensions en el desenroll dels alvanços científics més que tècniques que varen ser ideades únicament en el propòsit de crear nanotecnología i que varen ser el resultat de l'investigació nanotecnológica.

L'acostament de dalt cap a baix anticipa nanodispositivos que deuen ser construïts peça per peça en etapes, de la mateixa forma que són fabricats el restant de les coses. La microscopia de sonda d'agranada és una important tècnica tant per a la caracterisació com per a la #síntesis de nanomateriales. Els microscopis de força atòmica i els microscopis d'efecte túnel d'agranada poden ser usats per a examinar les superfícies i per a moure els àtoms en elles. En dissenyar diferents puntes per a estos microscopis, ells poden ser usats per a tallar estructures en les superfícies i per a ajudar a guiar les estructures autoensambladas. En utilisar, per eixemple, l'acostament d'agranada orientada a les característiques, els àtoms o molècules poden ser moguts en la superfície en les tècniques del microscopi de sonda d'agranada. Actualment, és car i demoroso per a ser utilisats en la producció en massa, pero són molt adequades per a l'experimentació en un laboratori.

En contrast, les tècniques d'avall cap a dalt construïxen o fan créixer estructures més grans àtom per àtom o molècula per molècula. Estes tècniques inclouen #síntesis química, autoensamblaje i ensamblage posicional. La interferometría de polarisació dual és una ferramenta adequada per a la caracterisació de películes primes autoensambladas. Una atra variació de l'acostament d'avall dalt és el creiximent epitaxial per fas moleculars (en anglés: Molecular Beam Epitaxy, MBE). Els investigadors dels Bell Telephone Laboratories tals com John R. Arthur, Alfred I. Cho i Art C. Gossard varen desenrollar i varen implementar el MBE com una ferramenta d'investigació cap a finals de la década de 1960 i la década de 1970. Les mostres fetes pel MBE varen ser claus per al descobriment del efecte Hall quàntic fraccionario pel qual el premi Nobel en Física de l'any 1998 va ser otorgat. El MBE permet als científics dispondre capes precises atómicamente, i en el procés, construir complexes estructures. Important per a les investigacions en semiconductors, la MBE també és usada àmpliament per a fer mostres i dispositius per al recentment emergent camp de la espintrónica.

No obstant, nous productes terapèutics, basats en nanomateriales sensibles, tals com les vesícules ultradeformables i sensibles a la tensió Transfersome, que estan en desenroll i es troben aprovades per a us humà en alguns països.

Un dels instruments clau en la micro i nano ciència són els microscopis d'agranada en sonda. Consistixen bàsicament en una plataforma i una sonda que efectua una agranada o escanejat de la mostra.

L'agranada pot fer-se movent ya siga la sonda o la plataforma, per mig d'actuadors de gran precisió. Els actuadors són un factor clau d'esta tecnologia.

La sonda pot elevar-se o baixar-se, en lo que es té un sistema en tres eixos coordenados, per una part un pla x-i d'agranada i per una atra part una altura z, en la qual cosa es pot estudiar el relleu o la topografia de les #microestructura.

No solament es medix la geometria de la mostra, sino que segons el tipo de sonda usada es poden medir també propietats químiques, tèrmiques, elèctriques o mecàniques, en la qual cosa s'obri una finestra molt àmplia d'informació, que permet estudiar les propietats dels nanomateriales.

Inversió

Alguns països en vies de desenroll ya destinen importants recursos a l'investigació en nanotecnología. La nanomedicina és una de les àrees que més pot contribuir a l'alvanç sostenible del Tercer Món, proporcionant nous métodos de diagnòstic i cribaje de malalties, millors sistemes per a l'administració de fàrmacs i ferramentes per a la monitorisació d'alguns paràmetros biològics.

^{cita requerida}

Alguns jagants del món informàtic com IBM, Hewlett-Packard (HP), NEC i Intel estan invertint millons de dólarés a l'any en el tema. Els governs del cridat Primer Món també s'han pres el tema molt en sério, en el clar liderage del govern nortamericà, que dedica centenars de millons de dólars al seu National Nanotechnology Initiative.

En Espanya, els científics parlen de “nanopresupuestos”. Pero l'interés creix, ya que hi ha hagut alguns congressos sobre el tema: en Sevilla, en la Fundació Sant Telmo, sobre oportunitats d'inversió, i en Madrit, en una reunió entre responsables de centres d'nanotecnología de França, Alemània i Regne Unit en la Universitat Autònoma de Madrit.

Les indústries tradicionals podran beneficiar-se de la nanotecnología per a millorar la seua competitivitat en sectors habituals, com a textil, alimentació, calcer, automoció, construcció i salut. Lo que es pretén és que les empreses pertanyents a sectors tradicionals incorporen i apliquen la nanotecnología en els seus processos en la finalitat de contribuir a la sostenibilitat de l'ocupació. Actualment la sifra en us quotidià és del 0,2 %.

Ensamblage interdisciplinari

La característica fonamental d'nanotecnología és que constituïx un ensamblage interdisciplinar de varis camps de les ciències naturals que estan altament especialisats. Per tant, els físics juguen un important rol no solament en la construcció del microscopi usat per a investigar tals fenomens, sino també sobre totes les lleis de la mecànica quàntica. Alcançar la estructura del material desijat i les configuracions de certs àtoms fan jugar a la química un paper important. En medicina, el desenroll específic dirigit a nanopartículas promet ajuda al tractament de certes malalties. Ací, la ciència ha alcançat un punt en el que les fronteres que separen les diferents disciplines han escomençat a diluir-se, i és precisament per eixa raó per la que la nanotecnología també es referix a ser una tecnologia convergent.

Una possible llista de ciències involucrades seria la següent:

• Química (Moleculars i computacional)
• Bioquímica
• Biologia molecular
• Física
• Electrònica
• Informàtica
• Matemàtiques
• Medicina
• Nanoingenieria

Nanotecnología alvançada

La nanotecnología alvançada, a voltes també cridada fabricació molecular, és un terme donat al concepte d'ingenieria de nanosistemas (màquines a escala nanométrica) operant a escala molecular. Es basa que els productes manufacturados es realisen a partir d'àtoms. Les propietats d'estos productes depenen de cóm estiguen eixos àtoms disposts. Aixina per eixemple, si reubiquem els àtoms del grafit (compost per carbono, principalment) de la mina del llapis podem fer diamants (carbono pur cristalizado). Si reubiquem els àtoms de l'arena (composta bàsicament per #sílice) i agreguem alguns elements extres es fan els chips d'un ordenador.

A partir dels incontables eixemples trobats en la biologia se sap que mils de millons d'anys de retroalimentación evolucionada pot produir màquines biològiques sofisticades i estocásticamente optimisades. Es té l'esperança que els desenrolls en nanotecnología faran possible la seua construcció a través d'alguns significats més curts, potser usant principis biomiméticos. No obstant, K. Eric Drexler i atres investigadors han propost que la nanotecnología alvançada, encara que potser inicialment implementada a través de principis miméticos, finalment podria estar basada en els principis de la ingenieria mecànica.

Determinar un conjunt de camins a seguir per al desenroll de la nanotecnología molecular és un objectiu per al proyecte sobre el mapa de la tecnologia liderat per Institut Memorial Battelle (el cap de varis laboratoris nacionals de EE. UU.) i del Foresigth Institute. Eixe mapa deuria estar completat a finals de 2006.

Futures aplicacions

Segons un informe d'un grup d'investigadors de la Universitat de Toronto, en Canadà, les quinze aplicacions més prometedores de la nanotecnología són:

• Aliments transgènics.
• Almagasenament, producció i conversió d'energia.
• Armament i sistemes de defensa.
• Canvis tèrmics moleculars (Nanotermología).
• Construcció.
• Control d'desnutrición en llocs pobres.
• Cosmètica.
• Diagnòstic i cribaje de malalties.
• Detecció i control de plagues.
• Informàtica.
• Monitorisació de la salut.
• Processament d'aliments.
• Producció agrícola.
• Resolució de la contaminació atmosfèrica.
• Sistemes d'administració de fàrmacs.
• Tractament i remediación d'aigües.

• Energies renovables: Actualment, la demanda és coberta principalment per centrals que ampren energies no renovables (combustibles fòssils, materials radioactivos). No obstant, l'aument de l'ocupació en energies renovables és cada volta major fent que les infraestructures actuals resulten insuficients i cares, per #lo que es fa necessària l'introducció de la nanotecnología en este àmbit. Es creu que en un futur esta podria aplegar a canviar les matrius energètiques existents. Una de les solucions que s'expon és la substitució de les bateries del taló de Aquiles, la capacitat del qual d'almagasenament és insuficient, per bateries de fluix. Este tipo de bateries estarien basades en l'utilisació de líquits que contenen una ret de partícules fluctuantes a nanoescala i podrien aplegar a ser molt més barates.

Aplicacions actuals en nanotecnología

Textil. Desenroll de teixits inteligents: capaços de repelir taques, ser autolimpiables, anti olors o posseir nanochips per a canviar de color i temperatura.

Agricultura. Disseny de productes per a millorar plaguicidas, herbicida i fertilisants. La principal finalitat és el mejoramiento de sols. Ademés, podem incloure en esta categoria els nano sensors per a la detecció d'aigua, nitrogen, agroquímicos, etc.

Cosmètica. Desenroll de cremes anti-arrugues o cremes solars en nanopartículas.

Ganaderia. Desenroll de nanopartículas en la finalitat d'administrar vacunes o fàrmacs per als animals, aixina com destinats a detectar microorganismes, malalties i substàncies tòxiques.

Aliments. Dispositius (nanosensores i nanochips) que funcionen principalment com a nas i llengua electrònica, és dir, per a analisar aspectes relacionats en l'olfat i el gust. Són utilisats també per a detectar la frescura i vida útil d'un aliment, patógenos, aditius, fàrmacs, metals pesats, toxines, contaminants… per un atre costat, un atre aspecte molt desenrollat és la creació de nanoenvases, com s'explicarà en el següent apartat. Estos posseïxen propietats funcionals, nutritives, saludables i organoeléctricas (descripcions de les característiques físiques que té la matèria segons les poden percebre els sentits, com a sabor, textura, olor, color o temperatura).

Nanotecnología aplicada a l'envasament d'aliments

La conservació dels aliments és una idea que ve des dels inicis de l'història humana. A partir de l'edat prehistòrica, la necessitat de millorar la preservació de l'aliment per mig de diferents tècniques ha segut un característica del comportament humà. Fermentació, salinisació, secat al sol, rostización, curat, irradiació, carbonación i l'adició de preservantes químics i físics, s'han desenrollat des de l'inici de la humanitat. Tots estos métodos tenen la mateixa idea central. Evidència arqueològica soporta l'idea que les tècniques de preservació varen ser desenrollades en les civilisacions grega, romana i egipcíaca. No obstant, els diversos métodos presenten el desafiu de mantindre les condicions originals per periodos de temps prolongats.

Els métodos d'envasament d'aliments tenen com a objectiu assegurar la calitat dels aliments per a que permaneixquen en les seues propietats de manera intacta. Els principals envasos tenen com a objectiu entregar protecció física en el propòsit de previndre la contaminació dels aliments en atres aliments o en microorganismes. Els materials d'envasament estan confeccionats preferentment de materials biodegradables, en el propòsit de reduir la contaminació migambiental. Esta idea s'ha portat a terme gràcies a l'introducció de la nanotecnología.

Una de les aplicacions de la nanotecnología en el camp d'envasos per a alimentació és l'aplicació de materials aditivados en nanoarcillas, que milloren les propietats mecàniques, tèrmiques, barrera als gasos, entre unes atres; dels materials d'envasament. En el cas de millora de la barrera als gasos, les nanoarcillas creen un recorregut tortuoso per a la difusió de les molècules gaseoses, la qual cosa permet conseguir una barrera similar en #gruixa inferiors, reduint aixina els costs associats als materials.

Els processos d'incorporació de les nanopartículas es poden realisar per mig d'extrusió o per recobriment, i els paràmetros a controlar en el procés de aditivación dels materials són: la dispersió nanopartículas, l'interacció de les nanopartículas en la matriu, les #agregació que puguen tindre lloc entre les nanopartículas i la cantitat de nanopartículas incorporada.

Els nanosensores ajuden a detectar qualsevol canvi en el color dels aliments i ajuda a la detecció de gasos dins del producte. Estos sensors són usualment sensibles a gasos com l'hidrogen, sulfur d'hidrogen, òxit de nitrogen, diòxit de sulfur i amoni. Els nanosensores són dispositius que processen senyes capaces de detectar canvis a nivell de llum, calor, humitat, gasos i senyals del tipo elèctriques i químiques.

Les nanoemulsiones són utilisades per a produir aliments para adrece d'ensalades, olis saborizantes, endulzantes i uns atres- Ajuden en la lliberació de diferents sabors en l'estimulació que tenen relació en calor, pH, ones d'ultrasons, etc. Les nanoemulsiones poden retindre els sabors eficientemente i previndre l'oxidació i les reaccions enzimàtiques. Les nanoemulsiones són creades principalment a través del compromís d'alta energia en homogeneïsació d'alta pressió, métodos d'ultrasò, #chorrada coaxials líquits d'alta velocitat i métodos en dispositius d'alta velocitat. De forma similar, els métodos de baixa energia, compromet emulsificación de membranes, emulsificación espontànea, desplaçament de solvents, punt d'inversió d'emulsions i per mig de punts d'inversió de fases. Les nanoemulsiones són creades per dispersió de la fase líquida en una fase acuosa contínua. Els components que són utilisats per a la creació de nanoemulsiones són del tipo lipofílicos.

Nanotecnología aplicada a l'administració de fàrmacs

Dins de les possibilitats d'administració de fàrmacs, ha sorgit la possibilitat d'utilisar la nanotecnología com un sistema de lliberació del principi actiu. En general els vehículs utilisats per a administrar un fàrmac, deuen ser de baixa toxicitat, en propietats òptimes per al transport i lliberació i vida mija llarga. Eixemples de nanosistemas són: micela, liposoma, dentrímeros, nanopartículas, nanotubos i bioconjugados.

Les nanopartículas són partícules sòlides coloidales en un tamany de 1 nm a 1000 nm que són utilisades com a agents d'administració de fàrmacs. En açò es conseguix un aument en la velocitat de dissolució i el llímit de saturació de la solubilidad. Existix ademés un tipo especial cridades nanopartículas lipídicas sòlides (SLN). Estes nanopartículas protegixen al principi actiu contra la degradació química, ademés de generar una major flexibilitat en la modulació de la lliberació del fàrmac.

Els liposoma són molècules amfifílicas, com els fosfolípits, que formen vesícules de membranes en bicapas que poden dur a vesícules. Els liposoma són estructures esfèriques formades per una o més capes que contenen en el seu interior una fase acuosa. Els liposoma s'han utilisat per a millorar l'efecte terapèutic de fàrmacs molt potents. Es considera que este sistema de distribució reduïx la toxicitat.

Els bioconjugados o conjugats polimèrics actuen com a transportadors i com a components biològics (péptidos, proteïnes, nucleòtits) que actuen com ligandos per a efectes terapèutics específics o dianes. Un eixemple de bioconjugados en els productes obtinguts de l'adició de polietilenglicol (PEG) a fàrmacs o proteïnes terapèutiques.

Els dendrones o dendrímeros són nanomateriales que poden incorporar blocs polimèrics sintètics o components naturals. La seua estructura factorial jeràrquica presenta numerosos llocs de conjugació per a càrrecs o motius diana.

Les nanopartículas inorgàniques són nanopartículas construïdes a partir de materials inorgànics. Els materials més comuns són punts quàntics junt en or, argent, òxit de ferro o nanopartículas mesoporosas. Les propietats característiques de cada material són el tamany, la càrrega, la química de la superfície i l'estructura.

Un dels primers fàrmacs en nanomedicina que va mostrar ser segur per a la FDA va ser obtingut per les encapsulación de doxorrubicina dins dels liposoma. Esta nanoformulación va millorar les característiques farmacocinéticas i de distribució de doxorrubicina, #lo que du a la prolongació de la vida mija i generar un procés d'acumulació en el teixit tumoral.

En els últims anys s'han desenrollat dispositius implantables de distribució de fàrmacs. La principal funció d'esta nova tecnologia és l'administració controlada de fàrmac durant vàries semanes a mesos, d'acort les necessitats terapèutiques d'un pacient individual. Teràpies a llarc determini poden ajudar a millorar el compliment i la adherencia dels pacients als tractaments farmacològic. Els dispositius implantables utilisen una estratègia on demand dels agents terapèutics i algunes tecnologies ajudarien a controlar la lliberació de manera remota, per mig d'radiofrecuencia, energia d'ultrasò i de camps magnètics, es podrien activar i controlar les administracions. A pesar del gran número d'estudis reportats sobre els dispositius mèdic autorregulados i dels esforços tecnològics, no s'ha conseguit provar els beneficis d'este tipo de tecnologies.

Nanotecnología aplicada a la teràpia del càncer

Un dels aspectes més desafiants en les teràpies que existixen contra el càncer, és la especificidad dels tractaments. Açò podria conduir a reduir els efectes tòxics que es generen després d'administrar les teràpies anticancerígenas. Ademés d'esta possibilitat, podria millorar-se la solubilidad i biodisponibilidad de fàrmacs que són pobremente solubles. Per estes necessitats, han sorgit algunes investigacions que utilisen nanotransportadores (liposoma, micela polimèriques i nanoparticulas polimèriques) per a la preparació de noves #formulació que milloren la biodisponibilidad d'estos tractaments i milloren la distribució del fàrmac anticancerígeno en el lloc del tumor. Dins dels factors que es consideren del tipo fisicoquímicos, es troba el potencial Z, el tamany de partícula, la càrrega catiónica de la superfície i la solubilidad.

Nanotecnología aplicada a la teràpia de l'VIH/sida

Els de distribució de fàrmacs aplicats a distribució sistémica de fàrmacs antivirales podria tindre ventages similars als eixemples exitosos en la teràpia contra el càncer. Els sistemes de lliberació controlada podria aumentar la vida mija dels fàrmacs, mantenint concentracions plasmáticas en nivells terapèutics per periodos de temps més prolongats que tinguen finalment impactes en l'eficàcia de la teràpia farmacològica. Adicionalment es podria obtindre un millor perfil de seguritat que duga una millor adherencia dels pacients. De manera específica, la distribució dirigida de fàrmacs antivirales front a cèlules CD4+ i macrófagos, tant com la distribució a òrguens de difícil accés com el cervell, que podrien assegurar la mantención de les concentracions a través de la generació de reserves latents. De forma conjunta a la millora de la teràpia farmacològica, ha naixcut l'idea de conseguir realisar teràpia gènica a través de la nanotecnología. Segons pareix és una promisoria la teràpia gènica, en la qual un gen és insertat dins d'una cèlula per a dur a un interferència dels processos d'infecció o replicació. Existix evidència que indica que el silenciamiento de gens podria ser una potencial ferramenta per a atacar els gens d'interés. S'ha descrit també que podria ser possible generar vacunes que siguen eficaces i segures en contra de l'VIH/sida. És possible utilisar antígenos encapsulados en el seu centre des dels quals les cèlules presentadores de antígenos poden processar, presentar i cross-presentar antígenos a les cèlules CD4+ i CD8+, respectivament, o absorbir antígenos en la seua superfície, permetent a les cèlules B generar una resposta humoral. Per un atre costat, la inmunoterapia per a VIH/sida basada en agents virals i administració de cèlules dendríticas autólogas generades ex-viu.

Nanotecnología aplicada a la teràpia de l'Alzheimer

Els métodos de tractaments per mig d'nanotecnología han resultat en interessants resultats en la teràpia de la malaltia d'Alzheimer. Els fàrmacs usualment disponibles per al tractament de la malaltia d'Alzheimer, inclouen fàrmacs que són inhibidors de l'enzima acetilcolinesterasa, que posseïxen una pobra solubilidad i baixa biodisponibilidad. Adicionalment, estos fàrmacs posseïxen una incapacitat de travessar la barrera hemato-encefálica, per #lo que el mejoramiento en la distribució d'estos fàrmacs en el lloc d'acció, és desafiant a nivell de tecnològic. Les nanotecnología incloses són les nanopartículas polimèriques, les nanopartículas sòlit-lípit, transportadors de nanoestructuras lípidas, microemulsión, nanoemulsión i cristals líquits. Les característiques #fisicoquímica especials dels fàrmacs disponibles per al tractament de l'Alzheimer duen a falla terapèutica en molts casos. Estes llimitacions s'han superat, en part, pel desenroll de l'administració intranasal, la qual cosa favorix una alternativa no invasiva de la distribució del fàrmac a nivell del sistema nerviós central, a través del pas per la barrera hemato-encefálica.

Nanotecnología de l'ADN

Les aplicacions de la nanotecnología en la biologia celular tenen com a foc desafiant la molècula d'àcit desoxirribonucleico (ADN). S'han desenrollat elements estructurals en una certa llògica molecular per a portar a terme accions terapèutiques en un determinat tipo celular o teixit, duent a una major especificidad i disminuint els efectes indesijables de les teràpies convencionals. Ademés les nanoestructuras d'ADN poden ser utilisades com una unió programable de fàrmacs, ligandos diana i atres modificacions o sistemes com bicapas lipídicas. Per un atre costat, s'han desenrollat sondes d'image en bona sensibilitat i especificidad, que es consideren mecanismes d'amplificament basats en ADN i que poden ser programats per a interactuar específicament en les seqüències d'àcit ribonucleico (ARN) a nivell intracelular. Una atra aplicació és la generació d'estructures d'ADN que entreguen un control precís a l'organisació espacial intracelular, proporcionant una base per a desenrollar sistemes de quantificació a nivell subcelular. Les nanoestructuras d'ADN com a vehículs de lliberació de fàrmacs s'ha desenrollat de manera important en els últims anys. Per a tal efecte, els oligodesoxinucleotidos CpG (ODNs) poden disparar una resposta immune innata activant els receptors tipo Toll del tipo TLR9. Dits ODNs s'han convertit en un interessant càrrec terapèutic degut a que pot ser integrat directament dins de la nanoestructura de l'ADN a través d'hibridació. S'han desenrollat molècules d'ADN en forma d'I en motius CpG que poden desencadenar una resposta immune aumentant l'eficiència de captació de macrófagos. Atres troballes han dut a la creació de complexos de vacunes sintètiques per ensamblage de nanoestructuras d'ADN tetraedricas (TDNs) que varen ser modificades en estreptavidina i ODNs CpG. En eixe cas la estreptavidina servix com un antígeno model que du a que el constructo genere anticossos IgG anti-estreptavidina.

Nanotecnología per països

Argentina

Desenroll conceptuals

Segons la Fundació Argentina d'Nanotecnología (FAN), “Les propietats de la matèria canvien quan es passa d'una escala macroscòpica, a la nanoscópica… En la nanoescala les propietats intensives (color, punt de fusió, densitat, conductivitat elèctrica i tèrmica, etc) canvien sorprenentment, no depenen de la cantitat de matèria. Per eixemple les argent, el qual en les distintes escales adquirix distints colors.”

En canvi, les nanociencias segons l'Escola de Nanociencias i Nanotecnología de la Argentina, a diferència de les nanotecnología, aborden l'estudi i explicació dels aspectes fonamentals i tecnològics de les propietats i processos físics, químics i biològics que emergixen en sistemes i materials a la nanoescala; ademés de les distintes tècniques, càlculs i ferramentes per a la fabricació i control dels nanosistemas.

Història de la Nanotecnología en l'Argentina.

Des de principis dels anys 2000, esta tecnologia ha experimentat un fort creiximent en tot lo món, a partir de la fabricació d'un gran número de productes beneficiats en els seus aportes. En eixe context, el nostre país ha desenrollat un ecosistema de grups d'investigació, empreses i atres actors públics i privats que han treballat i treballen en eixa mateixa direcció.

En març de 2004 es realisa en la llavors Secretaria de Ciència, Tecnologia i innovació Productiva (SECyT), i actualment Ministeri de Ciència, Tecnologia i Innovació) el primer taller nacional sobre les nanociencias i nanotecnología.

És en 2005 a on l'Estat va anunciar la creació de la Fundació Argentina d'Nanotecnología (FAN) que hui en dia seguix activa i és un pilar importantíssim en el desenroll i producció de la Nanotecnología en Argentina.

Considerada una tecnologia de propòsit general per la seua capacitat d'oferir innovacions a indústries molt disímiles entre sí com la medicina, els aliments i l'electrònica, la nanotecnología s'ha convertit en un camp de rellevància en el desenroll científic i tecnològic dels països i l'Argentina no és l'excepció. En l'actualitat, el país conta en 335 grups en 91 instituts de ciència i tecnologia que desenrollen llínees d'investigació en el tema i, a la seua volta, segons el relevamiento realisat, existixen 73 empreses nacionals que comercialisen productes o processos en els seus aportes o estan en procés de fer-ho.

El palmito d'opcions és realment molt ampli, en Argentina per eixemple, existixen empreses que fabriquen implants dentals en bio nanomateriales, barbijos en nanopartículas d'argent i coure, aliments saludables enriquits en nanomateriales orgànics biodegradables o insumos sustentables per a la producció agrícola.  A eixos actors que constituïxen part de l'ecosistema, se sumen uns atres per a potenciar-los; entre ells estan les unitats de vinculació tecnològica, les incubadores, les universitats i els organismes públics que també juguen un rol clau en el seu desenroll.  

Geogràficament, la distribució de les institucions que participen en el desenroll de la nanotecnología en l'Argentina es concentra en les províncies del centre i específicament en les grans ciutats com Capital Federal, Còrdova, Riu Quart, Santa Fe, Rosario, Mendoza, L'Argent, Mar de l'Argent i Baïa Blanca. Si ben estos són els llocs principals, també existixen instituts en els seus grups d'investigació i en alguns casos empreses en les províncies del nort i sur del país, fonamentalment en Bariloche i Sant Miguel de Tucumán, entre atres ciutats.

Ferramentes, aplicacions i desenrolls de la nanotecnología en l'Argentina.

Els microscopis convencionals òptics, com els que podem trobar en els laboratoris d'institucions d'educació primaris i secundaris, queden obsolets. Actualment es conta en ferramentes molt útils, els microscopis d'alta resolució, com el microscopi electrònic d'agranada (SEM) de la Universitat de Buenos Aires (UBA), el qual nos permet visualisar els sistemes nanométricos, com per eixemple nanopartículas de Cu20 (diòxit de coure) utilisades en el sector agrònom com a fungicida.

Argentina actualment conta en un increment d'instruments i aplicacions de la nanotecnología, a on el 60 % de la I+D és realisada per grups d'investigació en instituts i centres que es troben en organismes de ciència i tecnologia o en Universitats majoritàriament públiques i algunes privades.

Ya en 2011, el Laboratori de Microscopía Electrònica i Anàlisis per Rajos X (LAMARX) va adquirir una microsonda per un valor d'1,8 millons de dólars, la qual es troba en la Facultat de Matemàtica, Astronomia, Física i Computació (FAMAF), pertanyent a  la Universitat Nacional de Còrdova (UNC).

Actualment, es conta ademés entre uns atres, la Nanofab, un laboratori d'assessorament, incubació i servicis d'equipament públic que conta en la participació de més de 25 institucions.

Les aplicacions de la nanotecnología i els nanomateriales comprenen tot tipo de sectors industrials. En l'Argentina algunes d'estes són:

Mig ambient: Segons la FAN “Nanotek S.A. planteja l'utilisació de nanopartículas de ferro cerovalentes en napas subterrànees per a l'absorció d'arsènic, substància que afecta a una gran part del territori nacional (16 províncies, 435 000 km² i 2,5 millons d'habitants) i implica un desembós de 14 millons de dólars per al presupost de l'àrea de salut pública”.

Biomedicina: La pandèmia generada pel Covid-19 (SARS-CoV-2) comporte a la creació i millores dels barbijos, novament amprant tecnologies desenrollades per Nanotek S.A. els quals indiquen que estos barbijos: “Posseïxen nanopartículas d'argent que lliberen ions positius, capaços d'alterar els processos biològics dels microorganismes.”

Energia: Existixen 22 grups en l'Argentina en direcció a produir nous materials en major eficiència per a la seua utilisació en el sector energètic,, per eixemple en els components dels molins eòlics (millorar la seua resistència i disminuir el seu pes) i panels solars (semiconductors capaços de captar major energia solar).

Consideracions llegals i #ètica

Per la seua banda, en l'àmbit llegislatiu la Comissió Europea proporciona una possible definició dels nanomateriales en funció del seu tamany(sense tindre en conte el risc que puguen supondre). No obstant, és realment complicat traçar la llínea per a la seua identificació una volta incorporats als productes finals. Per un atre costat, la producció i importació d'este tipo de materials depenen dels composts químics que els formen, ya que tots ells deuen estar arreplegats en el REACH. Ademés, s'exigixen tècniques d'etiquetage i envasat rigoroses d'estos nanomateriales (especialment si contenen substàncies perilloses, en el cas de les quals es deu notificar a la CLP); aixina com el recapte d'un protocol d'actuació per a garantisar un us segur dels mateixos. Pese a tot, les implicacions llegislatives són tremendament àmplies en tractar-se d'una disciplina que tants àmbits científics comprén, i queden pendents qüestions comel dret sanitari, la regulació del mercat o la protecció de senyes.

Sobre les consideracions ètiques, estes es duen discutint des de l'any 2003, en la reunió celebrada en decembre per part de la COMEST(un cos administratiu de la UNESCO) en Riu de Janeiro. Tres anys despuix, en la reunió celebrada en Dakar, es va elaborar un escrit més detallat al respecte, que són les conegudes “Recomanacions de la COMEST sobre polítiques en matèria d'nanotecnología i ètica”. En este document es parla, entre atres coses, sobre:

•  La dificultat d'identificar la toxicitat dels nanomateriales i dels possibles danys a llarc determini que estos pogueren causar, ya siga als individus o al mig ambient.
• Un atre aspecte molt interessant és la privacitat i confidencialitat, ya que estes tecnologies podrien supondre l'implantació de dispositius de vigilància mai vists; per lo que definir baix quin térmens s'acceptaria açò és alguna cosa que també queda en l'aire.
•  En un atre apartat també s'aludix a cóm la llínea entre tecnologia i ciència cada volta es veu més desdibuixada, i la possibilitat de que la propietat intelectual poguera contribuir a la “nanobrecha” entre països desenrollats i aquells que estan en vies d'això.
•  En llínees generals, s'aludix a la necessitat d'una formació ètica al respecte, especialment en l'àmbit científic i tecnològic. També es propon l'acció inversa, és dir, que els especialistes en ciències socials amplien les seues bases de coneiximents científics; resultant en un efecte més de la pluri-afecció de la nanotecnología.
• Es fa especial recalcament en l'exigència de fomentar el debat participatiu, ya que, en ser una qüestió interdisciplinar, experts de totes les àrees deuen assentar-se a debatre qüestions com els riscs que entranyen, els potencials beneficis de les mateixes o els contexts d'aplicació més favorables.

No obstant, pese a tot el debat i l'aparent fragilitat dels mecanismes llegislatius i ètics, hui en dia existixen centenars de productes que incorporen este tipo de tecnologies en el mercat, especialment medicaments i cosmètics. Esta situació es veu reflectida d'estupenda manera en l'artícul “L'ètica i el desenroll de la Nanotecnología”, en el que Hugh Lacey aludix a que el context del desenroll de la nanotecnología és realment similar al dels productes transgènics en el seu moment, és dir, guiat principalment pel benefici econòmic (i quant més immediat, millor). En canvi, el debat ètic sobre qüestions com els riscs que estes tecnologies podrien entranyar o els potencials beneficiaris queda en segon pla, perque implicaria retardar l'alvanç científic i la possibilitat de quedar-se arrere tecnològicament.

Vore també

• Nanofibra
• Nanoalimentos
• Nanomedicina
• Minatec

Bibliografia

• Acosta, Antonio J. (2016). La nanotecnología: explorant un cosmos en miniatura. Barcelona: RBA Coleccionables. ISBN 867-73-362-7271-4

Enllaços externs

Archiu:Wiktionary-logo-v2.svg Nanotecnología en el Viccionari.

• "Laboratori Nacional d'Nanotecnología (Mèxic)", El Laboratori Nacional d'Nanotecnología representa una alvançada plataforma tecnològica per a l'impuls de la Nanociencia i la Nanotecnología en Mèxic.
• "Nanospain - Ret Espanyola d'Nanotecnología", Sitie web sobre la Ret Espanyola d'Nanotecnología coordinada pel Consell Superior d'Investigacions Científiques i la Fundació Phantoms.
• Centre d'Investigació en Nanomateriales i Nanotecnología (CINN)
• Artícul sobre el tema en el No. 6 de la Revista Iberoamericana de Ciència, Tecnologia, Societat i Innovació

• Riscs sanitaris de la nanotecnología resum d'un dictamen del CCRSERI de la Comissió Europea (2006)
• Promeses i Perills de la Nanotecnología
• Medicina nanológica - Aplicacions mèdiques de les nanotecnología Informe del Grup ETC
• Llibre publicat per l'Oficina de Seguritat i Calitat Alimentària de la FAO/ONU The FAO/WHO Expert Meeting on the Application of Nanotechnologies in the Food and Agriculture Sectors: Potential Food Safety Implications Meeting Report - Rome 2010

• Qué és la Nanotecnología ?