26 febrero 2008
La nanotecnología es la nueva frontera de la innovación
Lo minúsculo podría ser clave en energía, salud y el espacio
El asombroso potencial de la nanotecnología, proceso científico de creación de materiales o productos a escala molecular o incluso atómica, promete revolucionar la vida en el futuro. El trabajo a esta escala infinitesimal, donde la unidad básica de medida, el nanómetro, es una mil millonésima de un metro, requiere técnicas innovadoras para crear, manipular y manufacturar sustancias visibles sólo a través de instrumentos tales como el microscopio de electrones.
Domenick DiPasquale es un escritor independiente. Durante 27 fue diplomático al servicio de la Agencia de Información de los Estados Unidos y del Departamento de Estado, estuvo destacado en Ghana, Kenia, Brasil, Bosnia, Singapur y Eslovenia. A continuación un extracto de su artículo “El mundo es realmente diminuto”, publicado en el periódico electrónico eJournalUSA “La innovación: Todos podemos participar”.
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Domenick DiPasquale
Vuelos espaciales
Desde los albores de la era espacial, hace ya medio siglo, el peso del combustible del cohete necesario para elevar una carga útil a la órbita de la Tierra, o más allá, ha impuesto serias limitaciones a los vuelos espaciales. La investigación en torno a dos técnicas revolucionarias que emplean nanotecnología ofrece la promesa de superar esta barrera, aunque su aplicación práctica todavía se prevé para un futuro lejano.
A primera vista, un “ascensor espacial”, artefacto que podría, literalmente, elevar una carga útil a unos 35.000 kilómetros en el espacio, por medio de un cable que se extendería de la superficie de la Tierra a un satélite situado en una órbita geoestacionaria, parece algo más propio de la ciencia-ficción que de ciencia auténtica. Las dificultades técnicas que plantearía la construcción de ese tipo de ascensor espacial serían inmensas, en particular, la fabricación de un cable súper resistente, de esa enorme longitud y fuerza de tensión.
La nanotecnología puede encerrar la clave de la transformación de este concepto en realidad. Se está investigando la posibilidad de utilizar nanotubos de carbono, estructuras de unos pocos nanómetros de diámetro, pero de varios miles de nanómetros de longitud, para construir este cable. Dado que los átomos de carbono que forman el nanotubo ejercen una fuerza de enlace entre sí de extrema potencia, un nanotubo es 100 veces más resistente que el acero. Por supuesto, todavía quedan por salvar inmensos obstáculos científicos y de ingeniería para la construcción de este cable de nanotubos, pero los adelantos continúan.
Medicina
Las aplicaciones biomédicas actualmente en estudio podrían ser precursoras de un nuevo concepto en el diagnóstico y lucha contra las enfermedades. La clave radica en el increíblemente minúsculo tamaño de las nanopartículas, suficientemente pequeñas para que puedan infiltrarse en bacterias o incluso en virus y atacar a estos organismos desde su interior.
En el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, cerca de San Francisco, un grupo de científicos está estudiando medios de construir nanomoléculas, llamadas shals (synthetic high-affinity ligands) o ligas sintéticas de alta afinidad, especialmente diseñadas para adherirse a un punto determinado en la superficie de una célula humana. Aunque las ligas se concibieron inicialmente como medio de defensa contra el bioterrorismo, por su capacidad de detectar y neutralizar patógenos tales como el ántrax, bioquímicos de la Universidad Nacional Lawrence Livermore y del Centro Davis para el Cáncer de la Universidad de California no tardaron en percatarse de las posibilidades mucho más amplias que ofrecían en el campo médico.
Al construir ligas sintéticas de alta afinidad específicamente diseñadas para adherirse a sitios de un receptor único en la superficie de las proteínas de una célula cancerosa, los científicos esperaban utilizarlas como nueva arma en la lucha contra el cáncer. En combinación con un isótopo radioactivo o un medicamento contra el cáncer, las ligas no sólo buscarían, sino destruirían, las células cancerosas al introducir estos antipatógenos directamente en el tumor. Actualmente se están llevando a cabo experimentos para evaluar las ligas como tratamiento del cáncer de próstata y el linfoma cuando no es de Hodgkins.
Ciencias medioambientales
La utilidad de la nanotecnología a menudo radica en el hecho de que, a escala nanométrica, los materiales pueden mostrar propiedades físicas o químicas marcadamente diferentes de las que poseen en tamaño más grande. La dimensión atómica de la nanotecnología en sí y por sí ofrece posibilidades singulares. Los científicos están estudiando si estas ventajas de la nanoescala se pueden utilizar para crear un medio ambiente más saludable.
En muchos lugares del mundo, el agua potable está contaminada con sustancias tóxicas, incluidos metales como el arsénico. Para eliminar estos contaminantes se necesita, no sólo un equipo moderno, sino también una fuente continua de energía para impulsar dicho equipo, y probablemente ninguno de los cuales está fácilmente disponible en gran parte del mundo en desarrollo. En la Universidad de Rice hay investigadores en busca de una solución que no requiere tecnología avanzada para este problema mediante el uso de nanocristales de magnetita, un compuesto de hierro y oxígeno capaz de absorber el arsénico.
Cuando estos nanocristales se añaden a una solución de agua contaminada por arsénico, se combinan con este elemento. Un simple imán atrae a los nanocristales impregnados de arsénico al fondo de la solución, de donde posteriormente pueden retirarse. Esta técnica tiene la ventaja de funcionar con imanes ordinarios de uso corriente, mientras que el uso de partículas más grandes de magnetita exigiría imanes mucho más potentes. Esta investigación ofrece un nuevo y sencillo procedimiento para proporcionar agua potable no contaminada a poblaciones de zonas remotas.
Energía
La convergencia de varios factores: la continua presión del crecimiento demográfico y la economía mundiales en los suministros tradicionales de combustibles fósiles, la preocupación por el calentantamiento mundial y el marcado aumento del precio del petróleo, contribuye al mayor sentido de urgencia en la exploración de nuevas fuentes de energía. Investigaciones actualmente en curso en Estados Unidos en el campo de la nanotecnología ofrecen interesantes posibilidades, que podrían revolucionar la extracción de energía de fuentes limpias y renovables, en particular la energía solar.
Por ejemplo, científicos de la Universidad de Harvard han construido células solares de "nanoalambre", de tan sólo 300 nanómetros de diámetro. Según datos publicados en la revista del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) Technology Review, estas células solares constan de un núcleo de silicio cristalino y varias capas concéntricas de silicio con distintas propiedades electrónicas. Cada una de estas capas realiza la misma función de absorber luz y captar electrones para generar electricidad que las capas semiconductoras de células solares tradicionales.
Si bien estas células solares microscópicas se podrían utilizar inicialmente como generadores de otros nanodispositivos, es posible que con el tiempo se puedan agrupar en gran número para reemplazar los paneles solares convencionales actualmente en uso. No obstante, la comercialización de esta tecnología todavía se enfrenta a varios obstáculos; será necesario idear nuevos medios de producir estos nanoalambres solares en grupos más densos que hasta ahora y mejorar su bajo grado de eficacia (que no llega a una quinta parte de la que tienen los paneles solares) para convertir la luz en electricidad.
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El Servicio Noticioso desde Washington es un producto de la Oficina de Programas de Información Internacional del Departamento de Estado de Estados Unidos. Sitio en la Web: http//usinfo.state.gov/esp)
