Nanotecnología: Usos y aplicaciones
"En el límite de la tecnología atómica"
 
Referencias y recursos
Aplicaciones de la Nanotecnología

La nanotecnología y sus aplicaciones están cada vez más presentes en nuestra vida cotidiana, aunque hasta hace poco tiempo se consideraban ciencia ficción. La medicina, la ingeniería, la informática, la mecánica, la física o la química son sólo algunas de las disciplinas que ya se están beneficiando o pronto lo harán de las posibilidades que ofrece la nanotecnología. Las posibilidades que ofrece son múltiples y ya hay en el mercado productos aplicados en la medicina y la cirugía (constituyen el 21% de los negocios nanotecnológicos de los Estados Unidos), en la informática (la potencia de las computadoras ha aumentado y lo seguirá haciendo), la alimentación (suministro de energía), la construcción de edificios (cementos, pinturas especiales), los cosméticos, tejidos textiles y sistemas para purificación y desalinización de agua. Para algunos científicos, la nanotecnología es "comparable al nacimiento de los semiconductores electrónicos en la década de los 50, o al del láser, en los 60", y sus ventajas, innumerables.
Por ejemplo la NASA confía en la nanotecnología para avanzar en sus retos espaciales a través de una nueva tecnología de computación más potente, nuevos sensores, nuevos materiales, miniaturización... La nanotecnología será la base de toda la industria manufacturera.

Estructura Nanométrica
Estuctura nanomolecular
 
Algunas aplicaciones:
Nanotecnología aplicada en el agua
Unos cuantos problemas básicos crean grandes sufrimientos y tragedias para la humanidad. Según un informe del Banco Mundial, el agua es una de las grandes preocupaciones de las Naciones Unidas. Casi la mitad de la población mundial no tiene acceso a un sistema básico de sanidad, y casi 1,5 billones de personas no tienen acceso a agua limpia y potable.
De toda el agua consumida en el mundo, el 67% se utiliza para la agricultura y el 19% para la industria. El uso doméstico cuenta por menos del 9%. La fabricación molecular podría reemplazar a un gran porcentaje de la producción industrial. Se podría trasladar gran parte de la agricultura a invernaderos. El agua de uso doméstico se puede tratar y reciclar. Si se adoptasen estos pasos se podría reducir el consumo del agua por al menos de 50% y, probablemente, hasta por un 90%.
Enfermedades relacionadas con el agua suponen la causa de la muerte de miles, tal vez decenas de miles de niños cada día. Todo esto se podría prevenir con tecnología básica, tecnología que se puede fabricar de forma muy económica si las fábricas son económicas y portátiles.


La nanotecnología molecular puede ofrecer oportunidades similares en muchos otros ámbitos. Hoy en día mucho agua se desperdicia porque es casi, pero no cien por cien, puro. Tecnologías de tratamiento eléctrico mecánicos sencillas y fiables pueden recuperar agua contaminada para uso del sector agrícola o incluso para el uso doméstico. Estas tecnologías solo requieren fabricación inicial además de una fuente modesta de energía. Filtros físicos con poros de una escala nanométrica pueden eliminar el 100% de bacterías, virus y hasta prions. Una tecnología de separación eléctrica que atrae a los inoes a láminas supercapacitor pueden eliminar sales y metales pesados.
La capacidad de reciclar el agua de cualquier fuente para cualquier uso podría ahorrar enormes cantidades de agua y permitir el uso de recursos de agua hasta ahora no aprovechables. Esto también podría eliminar el tipo de contaminación "rio abajo"; es decir que un filtro de agua totalmente eficaz es capaz de asumir la regeneración de aguas "sucias" de actividades agrícolas e industriales. Siempre y cuando se controlan los residuos, el agua se puede filtrar, concentrar y hasta purificar y utilizarse de forma rentable.Como ocurre con todo construido a través de la nanotecnología molecular, los costos iniciales de fabricación de un sistema de tratamiento del agua serían muy bajos. El coste de la energía sería bajo. Materiales de filtro bien estructurados y pequeños actuadores permitirían que hasta los elementos de filtro más pequeños podría controlarse y limpiarse. Unidades auto-contenidas de filtro completamente automatizadas se podrían integrar en sistemas escalables sobre un gran campo.

Nanomolécula de agua
Imagen estructura nanométrica
Si se adoptasen estos pasos, se podría reducir en enfermedades relacionadas con el agua que suponen la causa de la muerte de miles, tal vez decenas de miles de niños cada día. Todo esto se podría prevenir con tecnología básica, tecnología que se puede fabricar de forma muy económica si las fábricas son económicas portátiles. Hoy en día mucho agua se desperdicia porque es casi, pero no cien por cien, pura. Tecnologías de tratamiento eléctrico, mecánico, sencillas y fiables pueden recuperar agua contaminada para uso del sector agrícola o incluso para el uso doméstico. Estas tecnologías solo requieren fabricación inicial además de una fuente modesta de energía. Filtros físicos con poros de una escala nanométrica pueden eliminar el 100% de bacterías, virus y hasta prions. Una tecnología de separación eléctrica que atrae a los inoes a láminas supercapacitor pueden eliminar sales y metales pesados. La capacidad de reciclar el agua de cualquier fuente para cualquier uso podría ahorrar enormes cantidades de agua y permitir el uso de recursos de agua hasta ahora no aprovechables. Esto también podría eliminar el tipo de contaminación "río abajo"; es decir que un filtro de agua totalmente eficaz es capaz de asumir la regeneración de aguas "sucias" de actividades agrícolas e industriales. Siempre y cuando se controlan los residuos, el agua se puede filtrar, concentrar y hasta purificar y utilizarse de forma rentable.
Como ocurre con todo lo construido a través de la nanotecnología molecular, los costos iniciales de fabricación de un sistema de tratamiento del agua serían muy bajos. El costo de la energía sería bajo. Materiales de filtro bien estructurados y pequeños actuadores permitirían que hasta los elementos de filtro más pequeños podría controlarse y limpiarse. Unidades auto-contenidas de filtro completamente automatizadas se podrían integrar en sistemas escalables sobre un gran campo.
Nanotecnología en los Invernaderos
Al trasladar la actividad agrícola a invernaderos, se podría recuperar mucho del agua utilizada a través de la deshumidificación del aire residual, el tratamiento y reciclaje.
Además, la agricultura realizada en invernaderos requiere menos mano de obra y menos terreno que la agricultura tradicional realizada en terrenos al aire libre y ofrece cierta independencia de las condiciones meteorológicas como por ejemplo cambios estacionales y sequías.
Nanotecnología aplicada en la energía solar
En la actualidad, la mayor fuente de energía se deriva de la quema de carburantes que contienen carbón. Este proceso suele ser poco eficiente, no renovable y además conlleva efectos secundarios nocivos para el medio ambiente.
La energía solar supondría una alternativa factible de energía en muchas zonas del mundo si el coste de su producción y los terrenos necesarios para generarla fuesen suficientemente económicos y los sistemas de almacenamiento suficientemente eficaces.
La generación de la electricidad solar depende de la conversión fotovoltaica o de la concentración de luz solar directa. La conversión fotovoltaica funciona, en días nublados, con una eficacia menor, mientras que el sistema de concentración de luz solar directa se puede lograr sin semiconductores. En ambos casos, no se requiere mucho material, y los diseños mecánicos pueden ser sencillos y relativamente fáciles de mantener.
Siguiendo la tendencia que se potenció con la ingeniería genética, de control corporativo desde la semilla hasta el producto en el supermercado, la agricultura nanotecnológica controlaría incluso los átomos que componen esos productos.

Nanotecnología aplicada a dispositivos nanoinformáticos

Usando nanotubos semiconductores, investigadores de varias empresas y laboratorios han desarrollado circuitos de computación de funcionamiento lógico y transistores, las puertas electrónicas lógicas de que están compuestos los chips incrementando su velocidad, disminuyendo el consumo y aumentando las prestaciones. El desarrollo de nanotransistores como las nanomemorias pueden ser cruciales para absorber las crecientes e inmensas capacidades de procesamiento y memoria que demandan los desarrollos multimedia, más aún cuando se avizora que de acá a máximo diez años la tecnología actual de semiconductores habrá agotado sus posibilidades de crecimiento. Usando nanotubos semiconductores, investigadores de varias empresas y laboratorios han desarrollado circuitos de computación de funcionamiento lógico y transistores, las puertas electrónicas lógicas de que están compuestos los chips. En agosto de 2004, en lo que es considerado un paso fundamental hacia la computadora molecular, una compañía de sistemas de alta tecnología mostró el primer circuito de ordenamiento lógico formado por nanotubos de carbono. Las computadoras moleculares basadas en estos circuitos tienen el potencial de ser mucho más pequeñas y rápidas que la actuales, además de consumir una cantidad considerablemente menor de energia. En cuanto a los transistores, un transistor a escala molecular tiene la misma capacidad que el clásico transistor de silicio. Para el 2007 se espera estar fabricando chips conteniendo mil millones de estos transistores, lo que le permitiría llegar a una velocidad de 20 Ghz con la energía de un voltio.
Nanotecnología aplicada a la agricultura
Siguiendo la tendencia que se potenció con la ingeniería genética, de control corporativo desde la semilla hasta el producto en el supermercado, la agricultura nanotecnológica controlaría incluso los átomos que componen esos productos. Todas las corporaciones que dominan el negocio mundial de los transgénicos están invirtiendo en nanotecnología.
Nanotecnología aplicada a la Medicina
La técnica desarrollada por este equipo consiste en introducir en la sangre nanotubos (redes de átomos de carbono dispuestos de forma tubular) de platino que son 100 veces más delgados que un cabello humano. Estos nanotubos pueden viajar por los vasos sanguíneos más pequeños del cuerpo hasta llegar a cualquier parte del cerebro sin por ello afectar al flujo normal de la sangre o a los intercambios gaseosos. Aunque desde hace tiempo se emplean las arterias para introducir catéteres (sondas), en la actualidad se pretende utilizar un paquete de nanotubos para intervenir en el cerebro. Cada uno de estos nanotubos se utilizaría para medir la actividad eléctrica de una célula nerviosa, lo que permitirá un conocimiento mucho más exhaustivo del funcionamiento del cerebro que el proporcionado por otras tecnologías, como la tomografía por emisión de positrones o la resonancia magnética nuclear.

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