El concepto inicial de la investigación de materiales y sistemas biológicos a nanoescala, data de hace más de 40 años, cuando Richard Feynman, presenta una lectura en 1959 en la reunión anual de la Sociedad Americana de Física en el Instituto Tecnológico de California. Esta lectura, titulada “There`s plenty of room at the bottom“,es considerada la primera mirada al mundo de los materiales, especies y estructuras a nivel nanoescalar. Pero Feynman no abundó demasiado en sus reflexiones y de hecho sus palabras no tuvieron demasiada trascendencia hasta comienzos de los 80, cuando un estudiante de pregrado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Eric Drexler, insinuó la posibilidad de crear sistemas de ingeniería a nivel molecular. En 1986 lo publicó en un libro con el título de “Los motores de la creación” considerado como un clásico de este nuevo mundo.
Nanomateriales. ¿Qué son?
Hoy en día, los materiales creados a esta escala, denominados de forma general, nanomateriales, suponen una gran novedad respecto a los materiales tradicionales, no solo en cuanto a su tamaño, sino principalmente por sus características. Muchas de las propiedades de los materiales dependen de cómo se comporten los electrones que se mueven en su seno y de cómo estén ordenados los átomos en la materia. En un nanomaterial, el movimiento de los electrones está muy limitado por las dimensiones del propio material. Además, la proporción de átomos en la superficie con respecto al interior es mucho más alta que en materiales de tamaño más elevado. (Ojo! que esto es lo importante!) Por consiguiente, si reducimos las dimensiones de un material, modificaremos sus propiedades y en consecuencia podremos diseñar materiales con propiedades a la carta. (El carbono o grafito, deja de ser ese material débil a nivel macromolecular, para convertirse a nivel nano en nanotubos superresistentes)
Nanobiomateriales
Las nanoestructuras son similares en tamaño a algunas moléculas biológicas.Dichas macromoléculas comprenden una amplia variedad de estructuras básicas como los proteínas, carbohidratos y lípidos, por ello, poseen una gran variedad de propiedades químicas, físicas y funcionales. Esta variedad estructural y la versatilidad de estos sistemas y nanomateriales biológicos, tiene importantes implicaciones para el diseño, desarrollo y fabricación de montajes nuevos y artificiales que serían críticos para aplicaciones industriales, biotecnológicas y médicas. Para entender el complejo nanosistema biológico a nivel celular, necesitaremos desarrollar una siguiente generación de herramientas nanotecnológicas . Así, se cree que los nuevos avances venideros en ingeniería genética, genómica, proteómica, medicina y biotecnología, dependerán de nuestro dominio nanotecnológico. Cuando seamos capaces de juntar sistemas biológicos, junto con dispositivos a una escala atómica y molecular, podremos conseguir una versatilidad en el diseño, precisión en la construcción y un control de operaciones inimaginable en este momento.
Técnicas de nanofabricación
Existe una gran variedad de técnicascapaces de crear nanoestructuras con varios grados de calidad, rapidez y coste. Todas ellas se pueden agrupar en dos grandes grupos, “bottom-up” y “top-down”, que aunque se trata de técnicas opuestas en cuanto a su filosofía de operación, convergen en su finalidad.
El top-down, comienza el proceso de fabricación de nanoestructuras, a partir de materiales grandes, que se van reduciendo hasta tamaños a escala nanométrica. Estos métodos ofrecen fiabilidad y complejidad en los dispositivos, aunque normalmente conllevan elevados costes energéticos, una mayor imperfección en la superficie de la estructura así como problemas de contaminación. Los principales tipos de técnicas empleadas en este campo, son el corte mediante ingeniería de ultraprecisión, empleada sobre todo en la industria microelectronica de materiales, y la litografía, en donde se exponen los materiales a luz, iones o electrones, para conseguir los tamaños de material deseados.
La fabricación mediante métodos bottom-up abarca la construcción de estructuras, átomo a átomo, o molécula a molécula. El grado de miniaturización alcanzable mediante este enfoque, es superior al que se puede conseguir con el top-down ya que gracias a los microscópios de escaneado, se dispone de una gran capacidad para situar átomos y moléculas individuales en un lugar determinado.
La gran variedad de enfoques de este último conjunto de técnicas, se puede dividir en tres grandes categorías:
• Síntesis química: Consiste en la producción de materias primas, como moléculas o partículas, que pueden usarse directamente en productos en forma desordenada, formando bloques o niveles más avanzados de ordenamientos. El tipo de nanomaterial más conocido, empleando esta técnica, son las nanopartículas.
• Ensamblaje posicional: Esta es la única técnica, capaz de manipular y posicionar átomos y moléculas, uno a uno. Aunque contamos con instrumentación capaz de realizar estos procesos, el ensamblaje posicional es extremadamente laborioso y actualmente no es apropiado para llevarse a cabo a escala industrial.
El famoso logotipo de IBM es uno de los ejemplos de ensamblaje posicional en donde Eigler Schweizer, mediante STM (microscopio efecto túnel) consigió desplazar átomos de xenón sobre una superficie de níquel hasta formar el logotipo.
• Self-assembly o autoensamblaje: En este método de producción, los átomos o moléculas se colocan por si mismas en nanoestructuras ordenadas mediante interacciones químicas o físicas entre subunidades. Estos fenómenos se han dado en la naturaleza desde hace miles de años (cristales de sal, copos de nieve), sin embargo, a nivel industrial es relativamente novedoso.
Al igual que la formación de las micelas,los copos de nieve siguen fenómenos de autoensamblaje espontáneo.
El empleo de esta técnica a nivel industrial,supone una gran revolución puesto que no sería necesaria la intervención de ninguna clase de máquina, abaratando enormemente los costes.
Bibliografía y enlaces de interés
Feynman R : There`s a plenty of a room at the bottom. Engineering and Science 1960, 22-36
Eric Drexler. La nanotecnología. El surgimiento de las máquinas de creación. Gedisa Editorial, Barcelona, 1993
The Royal Society & The Royal Academy of Engineering. Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties. | July 2004 | Nanoscience and nanotechnologies
Munlait 
La verdad, es que me planteo copiarte la idea… e ir poniendo la intro de mi tad, para quien la necesite. Escrita está, y me llevó mucho trabajo (sobre todo con mil personas protestando por los signos de puntuación). 😛
Siga, siga explotando este nicho casi vacio.
que son nanomateriales inorganicos????????? tengo q hacer un trabajo para la uni alguien m ayudaa????
don kuki a estas alturas usted ya debe estar cuarteriando esa materia.
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