nanotecnología

            La palabra fue acuñada en 1974 por el profesor japonés Norio Taniguchi (1912-1999) para designar la manufactura de precisión, mediante métodos mecanizados, de productos con tolerancias nanométricas, es decir, con dimensiones extremadamente pequeñas.

            Del latín nanus, que significa “enano”, la nanociencia y la nanotecnología son nuevas ramas científico-tecnológicas que se encargan de estudiar y manejar a escala de átomos y moléculas la materia de que están compuestos los cuerpos animados o inanimados, cuyo tamaño se mide en millonésimas de milímetro. Sus escalas son minúsculas. El nanómetro, que es la medida de longitud de que se vale la nanotecnología, equivale a la milmillonésima parte del metro.

            La nanotecnología es el manejo y manipulación científicos de los cuerpos de escala ínfima  —por ejemplo: de un átomo de hidrógeno, que mide 0,1 nanómetros de diámetro, o de una molécula de ADN, cuyo tamaño es de 2,5 nm.—  para obtener de ellos propiedades y rendimientos hasta hoy desconocidos.

            El profesor norteamericano Richard Feynman (1918-1988), ganador del premio Nobel de Física en 1965, fue el primer científico en atisbar las posibilidades de la nanociencia y de la nanotecnología. Lo hizo en el célebre discurso que pronunció en 1959 en el Instituto Tecnológico de California, titulado “There’s Plenty Room al the Bottom”. El vio la posibilidad de fabricar productos de características especiales mediante la manipulación de átomos y moléculas.

            El científico estadounidense Kim Eric Drexler, en su libro “Engines of Creation: the Comming Era of Nanotechnology” (1986), fue otro adelantado de estos temas y previó los peligros de la manipulación molecular. Sus estudios de nanotecnología molecular en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) lo llevaron a formular su tesis doctoral en 1992 sobre “Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation”, en la que desarrolló sus ideas sobre la nanotecnología molecular y planteó la posibilidad de construir “nanomáquinas” de escala atómica/molecular que contribuyan a dar mejores condiciones de vida a los seres humanos.

            Estados Unidos, Japón y la Unión Europea, conscientes de que quien desentrañe los secretos de la nanotecnología dominará el mundo del futuro, han asumido el liderato del proceso de investigación nanocientífico y nanotecnológico. “Si se controlan los átomos, se controlará todo”, dijo en el año 2005 el químico norteamericano Richard Smalley, galardonado con el premio Nobel en 1996 por su descubrimiento de los buckyballs, que son nanoestructuras compuestas de 60 átomos de carbono  —C60—  dotadas de extraordinarias propiedades de superconducción. La National Nanotechnology Iniciative (NNI) de los Estados Unidos destinan anualmente gigantescas sumas de dinero para estas investigaciones, que la han convertido en la agencia gubernativa con mayor financiación pública desde los tiempos del proyecto Apolo destinado a colocar un hombre en la Luna en los años 60 del siglo XX.

            Estas disciplinas científicas y tecnológicas han cobrado enorme importancia en el mundo moderno  —y la tendrán mucho más en el futuro—  porque se ha descubierto que, por debajo de los cien nanómetros de tamaño, los materiales tienen propiedades distintas que en las escalas más grandes. No es fácil explicar esto. Acudamos a ciertos ejemplos que suelen proponer los científicos. En escala normal el carbono, en forma de grafito, es blando y maleable; pero en nanoescala es más fuerte que el acero aunque es seis veces más ligero. El óxido de zinc, a escala de micrón, tiene una apariencia blanca y opaca, pero se torna transparente a nanoescala. El cobre, en cambio, es un metal que en nanoescala puede extenderse hasta cincuenta veces su longitud original. Lo que los científicos quieren demostrar es que toda materia viva o inerte en el universo está hecha de elementos que tienen diversas características, propiedades y comportamientos a diferentes escalas y que en las dimensiones nanométricas ellos son totalmente diferentes que en sus escalas mayores. Lo cual llevará a manipular sus átomos y moléculas para crear nuevos y más resistentes materiales, que sean mucho más eficientes que los materiales conocidos.

            Con la nanotecnología se cumple la vieja ley dialéctica del cambio de cantidad en calidad: al disminuir la escala, que es un cambio cuantitativo, se produce un dramático cambio cualitativo. Por tanto, a partir de las escalas nanométricas será factible crear o fabricar materiales nuevos, de características infinitamente más eficientes, y mejorar los materiales existentes para fines físicos, químicos, industriales, agrícolas, médicos, biológicos, biotecnológicos, electrónicos, informáticos y muchos otros. Las reglas de la física tradicional pierden toda validez en las escalas nanométricas. Esto quiere decir que una misma sustancia puede comportarse de modo totalmente diferente dependiendo de su escala. A escala nanométrica presenta propiedades desconocidas en las otras escalas. Lo cual, obviamente, abre un mundo nuevo porque a partir de las modificaciones de escala se podrán construir, por la vía de la producción molecular, materiales hasta hoy desconocidos. Esto abre posibilidades espectaculares especialmente en el campo de las materias primas para la industria.

            Llámase “efecto cuántico” a la modificación de las propiedades físicas y químicas de la materia en función de su escala nanométrica. Es curioso observar que la resistencia, la durabilidad, la conductividad eléctrica, la reactividad, la elasticidad, entre otras propiedades, cambian en los mismos elementos dependiendo de su escala. Las nuevas materias primas creadas por la nanotecnología a partir de la producción molecular abrirán un inmenso e inusitado espacio de innovaciones a la producción manufacturera en los diversos campos, de modo tal que estamos a las puertas de una nueva revolución industrial: la revolución nanotecnológica.

            Los científicos en sus laboratorios, mediante simulaciones informáticas, han logrado reorganizar a nanoescala los átomos de diversos materiales y modelar, átomo por átomo, materiales nuevos, con propiedades superiores. Han tratado de encontrar, en cada caso, la estructuración atómica óptima con el propósito de crear nuevos materiales  —que potencien determinadas propiedades y que eliminen ciertos defectos—  e incluso de predecir su comportamiento antes de crearlos.

            Un tema muy interesante es el de los nanotubos, que son moléculas largas y delgadas de carbono cristalino puro de uno a tres nanómetros de diámetro  —es decir, de una a tres milmillonésimas partes de un metro—,  por varios milímetros de longitud, en forma de tubos, que son cien veces más resistentes pero seis veces más ligeros que el acero y que pueden resistir temperaturas de hasta 6.500 grados Fahrenheit. Estos elementos ofrecen una conductividad eléctrica superior, sin pérdidas de energía. Cada nanotubo puede conducir hasta veinte microamperios de electricidad, de modo que un cable de media pulgada de grosor integrado por un haz de nanotubos tendría la capacidad de conducir más de cien millones de amperios de corriente eléctrica, o sea una capacidad muy superior a la del cobre y de la plata.

            Pero los nanotubos, además, son capaces de transmitir señales electrónicas a un chip con mucho mayor rapidez que los cables tradicionales de cobre o de aluminio. El profesor Peter Burke de la Universidad de California explicó en el 2005 que, según sus investigaciones, los nanotubos pueden transmitir señales electrónicas de un transistor a otro mucho más rápidamente que los materiales tradicionales, de modo que se abren grandes perspectivas de aplicación de las moléculas cilíndricas de carbono puro a la electrónica. Pronto éstas reemplazarán al cobre en el cableado de interconexión entre los transistores como a finales de los años 90 del siglo anterior el cobre sustituyó al aluminio porque era más rápido para conducir las señales eléctricas.

            La nanotecnología tendrá repercusiones en todos los ámbitos tecnológicos  —desde la química hasta la física cuántica, desde la medicina a la industria, desde la biología a la informática basada en qubits, desde la agricultura a los transportes, desde las comunicaciones a la robótica—  en la medida en que descubre propiedades totalmente nuevas de las estructuras moleculares y los átomos.

            Ha comenzado la utilización de los conocimientos nanotécnicos para la fabricación de artefactos, equipos, herramientas y sustancias destinados a resolver problemas de la vida cotidiana. El científico francés Albert Fert y el alemán Peter Gruenberg  —ganadores del premio Nobel de física en el 2007—  descubrieron en 1988 la magnetorresistencia gigante (GMR), que permitió la miniaturización radical de los dispositivos de almacenamiento de datos y, por consiguiente, la fabricación de los discos duros de las computadoras, el DVD, el HD DVD, el flash memory, los iPods y varios otros equipos para guardar y reproducir imágenes y sonidos. Se está trabajando en nanotecnologías y nanofármacos para su aplicación medicinal. La organización intergubernamental denominada “Centro del Sur”, creada en 1995 para defender los intereses de los países del tercer mundo, en un estudio sobre las repercusiones de la nanotecnología en los mercados de productos básicos, informó en el año 2006 que, utilizando las propiedades antibacterianas de la plata a nanoescala, la empresa Smith & Nephew ha fabricado gasas revestidas de nanopartículas de este metal para prevenir infecciones; que las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) tienen la propiedad de bloquear los rayos ultravioleta, de modo que se las emplea para filtros solares; que la BSF vendía carotenoides sintéticos, en escala nanométrica, como aditivos alimenticios; que la empresa Altair Nanotecnologies había desarrollado un producto para limpieza del agua de estanques que incorporaba partículas a nanoescala de lantano (La), que tiene la propiedad de absorber los fosfatos del agua e impedir el crecimiento de algas. Y, así por este orden, la entidad mencionaba señala una serie de casos concretos del aprovechamiento de la nanotecnología para fines prácticos.

            Los efectos positivos de la revolución industrial nanotecnológica pueden ser muchos y muy importantes. Con la futura organización discrecional de los átomos y moléculas se podrá crear cualquier material deseado y se reconstruirán y mejorarán muchas cosas en el mundo.

           Pero también existen muy serios riesgos reales y potenciales en la indiscriminada o irresponsable utilización de los principios científicos de la nanotecnología, al margen de normas que regulen su racional operación. Estudios técnicos recientes advierten que la creación artificial de partículas tan infinitamente pequeñas pudiera entrañar peligros para la salud humana y el medio ambiente a causa de sus efectos cuánticos. Tales partículas, tan minúsculamente pequeñas, pueden ser inhaladas o ingeridas por los seres humanos, o pueden filtrarse en su cuerpo a través de la piel y, después de incorporarse al torrente sanguíneo, burlar el sistema inmunitario. Existen varios estudios de entidades médico-científicas que prevén estos y otros peligros y que claman por una moratoria en la fabricación de nanopartículas hasta que se establezcan leyes que regulen la actividad de la nanotecnología en términos de ética y seguridad. Un informe formulado en julio del 2004 por la Royal Academy of Engineering de Inglaterra recomendó seriamente que se evitara la liberación de esas partículas hasta que se tengan mejores conocimientos sobre sus efectos.

            Otro de los peligros es la voracidad de las grandes empresas transnacionales por el colosal mercado que abre la nanotecnología, para cuyo dominio han reclamado tempranamente la propiedad intelectual sobre componentes básicos de la naturaleza y han acosado a las autoridades políticas, especialmente en Estados Unidos, con un alud de peticiones de patentes de invenciones nanotecnológicas.

            De la misma manera que las anteriores revoluciones industriales, la revolución nanotecnológica incidirá en la organización de la sociedad, transformará sus actividades productivas, modificará las relaciones del trabajo, encumbrará nuevos grupos de poder económico y político, y afectará el comercio internacional.

 
Correo
Nombre
Comentario