Definida como el estudio de los fenómenos y la manipulación de materiales a escala nanométrica -es decir, una milmillonésima parte de un metro (10−9)-, la nanociencia impacta significativamente en distintos ámbitos de nuestras vidas gracias a sus múltiples aplicaciones y continuos avances.
Como las propiedades de los elementos en la nanoescala son diferentes a las que se encuentran de manera convencional, esta rama científica promete, además, potenciar cada área del mundo industrial. Ahora bien, ¿cuáles son los verdaderos alcances de la nanociencia y en qué consiste?
La nanociencia y sus orígenes
Las primeras referencias a este campo tienen lugar en 1959 durante la reunión de la American Physical Society en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), Estados Unidos. “There is plenty of room at the bottom” (hay mucho espacio en el fondo), dijo en su discurso futurista el físico Richard Feynman (1918-1988) al hablar sobre máquinas moleculares construidas con precisión atómica.
Feynman -considerado el “padre de la nanociencia”- propuso reordenar átomos y moléculas con el objetivo de alcanzar nuevas propiedades en los productos y materiales ya existentes. Aunque se trata de un mundo invisible al ojo humano y si bien a principios de la década del 60 no existían los avances técnicos actuales, Feynman percibió que no había límites para la miniaturización.
Al trabajar con unas medidas extremadamente pequeñas, la nanoescala permite reorganizar los átomos y moléculas para estudiar sus estructuras. De esta forma, la manipulación de la materia contribuye en la obtención y en el descubrimiento de nuevas propiedades.
¿Cuál es el potencial detrás de los materiales?
Las ideas de Feynman en general y la nanociencia en particular, tuvieron una evolución significativa a lo largo de los años: los principales laboratorios del mundo comenzaron a desarrollar medios para visualizar los átomos y moléculas. En ese sentido, las primeras investigaciones sobre la estructura del carbono revolucionaron la elaboración de nuevos tipos de polímeros, superconductores, estructuras con metales, nuevos catalizadores, productos farmacéuticos y otras posibles aplicaciones industriales.
Por lo tanto, la nanociencia, al igual que en sus comienzos, continúa siendo un ámbito transversal y multidisciplinario que abarca ramas como la física, la química, la biología, la medicina, la tecnología de la información, la ciencia de los materiales y la ingeniería, por mencionar algunos ejemplos. En ese sentido, son múltiples sus aplicaciones en:
- Biomedicina
- Salud
- Microelectrónica
- Energía
- Medio ambiente
- Sensores
- Desinfectantes
- Automóviles
- Alimentación
- Agricultura
- Textil
- Cosméticos
Hermanada con la nanociencia, la nanotecnología trabaja con diferentes materiales, como carbono, silicio, cobre, plata, oro y más.
Propiedades novedosas en la nanoescala
Los laboratorios de innovación estudian nanomateriales, que pueden tener diferentes tamaños, formas, naturaleza química y procedencia. En relación con su naturaleza química, los materiales pueden clasificarse en orgánicos e inorgánicos. Entre los primeros aparecen el grafeno, el carbono, las nanopartículas como lípidos, proteínas y ADN, así como las nanofibras poliméricas, entre otros. Los materiales inorgánicos se encuentran las nanopartículas de oro, plata, platino, cobre, aluminio, óxidos metálicos y los nano nitruros y carburos de silicio, titanio y circonio. Asimismo, los nanomateriales pueden presentar una amplia variedad de formas como por ejemplo esférica, cilíndrica, elipsoidal, tubular, entre otras.
Una de las características más importantes de las nanopartículas es que presentan una relación entre el área de la superficie y el volumen (masa) muy elevada. Esa mayor área superficial relativa permite su elevada catalítica y la propiedad de auto-ensamblado que tienen las nanopartículas: su potencialidad de agruparse espontáneamente como bloques hace posible construir estructuras organizadas de mayor tamaño.
Asimismo, la elevada área superficial relativa es la que permite propiedades novedosas en las nanopartículas, como:
- Mayor interacción con microorganismos.
- Reducción de los puntos de fusión y de ebullición.
- Super difusión.
- Mecánicas: dureza, rigidez, flexibilidad, adherencia, fricción, resistencia a tracción y durabilidad elevadas, con una menor densidad.
- Súper magnetismo.
- Efecto de auto limpiado.
Así, las diversas propiedades físicas, químicas y mecánicas de las nanopartículas son las que les permiten a los investigadores desarrollar infinidad de nuevos productos y soluciones para distintas industrias. Por ello, estudiar cómo los materiales se forman y se combinan ayuda a que ese conocimiento que surge de los laboratorios tenga aplicaciones prácticas en la vida cotidiana, a través de procesos de producción mucho más innovadores y eficientes.
En Aintech desarrollamos soluciones innovadoras a través de la nanotecnología
para diversas industrias.
