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¿Por qué los nanotecnólogos hacemos las cosas a una escala tan pequeña?

Photography ¿Por qué los nanotecnólogos hacemos las cosas a una escala tan pequeña?
¿Por qué los nanotecnólogos hacemos las cosas a una escala tan pequeña?

¿Por qué trabajar con elementos de dicho tamaño? ¿Cuál es la razón por la que los científicos ponen tanto empeño en la creación de cosas tan diminutas?

¿Alguna vez has escuchado sobre la nanotecnología? Quizá estés muy familiarizado con esta área de la ciencia y tecnología, aunque posiblemente solo hayas escuchado de ella por películas o series de ciencia ficción. Es común que lo primero que imaginemos sean estos diminutos “nanorobots” combatiendo enfermedades dentro del cuerpo humano, pero, la cosa no va por ahí. Actualmente la nanotecnología está presente en diferentes áreas de la industria como lo es en las de automovilística, cosmética e incluso los alimenticia. Considerada el futuro de la ciencia, la nanotecnología sigue siendo una rareza para muchos. Entonces, ¿qué es la nanotecnología? ¿en qué consiste? Esta consiste en la manipulación de la materia en la escala nanométrica  (o.1 a 100 nm) (Lozano Guzmán, et al., 2008). Recordemos que un nanómetro equivale a la mil millonésima parte de un metro. Para representarlo de una manera más familiar tomemos en cuenta el grosor de nuestro cabello, ya que el promedio de grosor es de 70 micras. Al trabajar con nanotecnología estamos lidiando con elementos un millón de veces más pequeñas que un cabello.

¡Vaya que es pequeño! Sin embargo pretendemos responder el ¿por qué trabajar con elementos de dicho tamaño? ¿cuál es la razón por la que los científicos ponen tanto empeño en la creación de cosas tan diminutas? Antes de contestar estas preguntas pongámonos en contexto con un poco de la historia de aparatos que ahora son cotidianos para nosotros y que antes tenían un tamaño mucho más grande. Las primeras computadoras podían ocupar cuartos enteros, las televisiones eran cajas enormes y los primeros teléfonos portátiles eran prácticamente del tamaño de un ladrillo. Con el paso de los años las televisiones se convirtieron en pantallas planas muy delgadas y las computadoras y los teléfonos son mucho más ligeros y portátiles. Esto en gran parte es debido al desarrollo de la nanotecnología, por ejemplo, los procesadores de  las computadoras tienen  tamaño de nanómetros. Esto es increíble, pues  no solo se redujo drásticamente el tamaño de estos aparatos sino que también aumentaron su eficiencia. Aunque hay varias razones por las que la reducción de tamaño en los materiales es importante, en esta columna explicaremos solo uno, la relación área volumen en los nanomateriales. Podríamos resumirlo a una expresión como  “reduciendo el tamaño de los materiales se obtienen nuevas propiedades”, sin embargo es una cuestión mucho más compleja. Esta propiedad está relacionada con el aumento del área superficial conforme a la reducción del volumen. Por poner un ejemplo, imagína un cubo, al ser un objeto tiene una determinada área superficial (la parte exterior de todo objeto), en el caso de los cubos el área superficial está dada por la suma del área de cada uno de sus seis lados con sus respectivas 6 caras, el área superficial del cubo, está dado por la suma del área de todas su caras, muy obvio ¿cierto?, pero ¿qué pasa si dividimos nuestro cubo en 4 cubitos más pequeños del mismo tamaño?, ocurre algo muy interesante y es que la suma de todas las áreas superficiales de los cubitos es mayor a la del cubo original, esto solo dividiéndolo en cuatro, si lo dividimos millones de veces hasta tener cubitos de tamaño nanométrico tendremos millones de veces más área que el cubo original. Esto significa que si requerimos fabricar algo con gran área superficial la mejor manera de hacerlo es con nanotecnología, este aspecto es una de las razones más importantes por las que se obtienen nuevas propiedades en los nanomateriales. Hay muchas propiedades de los materiales que son dependientes del área, como la resistencia eléctrica, tensión superficial, actividad catalítica y muchas otras propiedades.

Este es solo uno de los parámetros más importantes en el tamaño de los nanomateriales y es la que le otorga grandes propiedades, potenciando aquellas que son dependientes del aumento de área superficial. Es cierto la nanotecnología no es lo que vemos en las películas, pero, no podemos negar que tiene una infinidad de aplicaciones y está presente en nuestra vida.

Referencias:

Asha, Anika Benozir (2020). Polymer Science and Nanotechnology || Nanomaterials properties. , (), 343–359.         doi:10.1016/B978-0-12-816806-6.00015-7

Lozano Guzmán, A., Rojas Molina, A., García Hernández, F., Rivera Mejía, J., Vela Martínez, L., & Espinosa Peña, M. (2008). La Nanotecnología en México. Situación Actual. Santiago de Querétaro, Qro.: Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Querétaro. Universidad Autónoma de Querétaro. Facultad de Ingeniería.

Mohan Bhagyaraj, Sneha (2018). Synthesis of Inorganic Nanomaterials || Nanotechnology: The Science of the Invisible. , (), 1–18.         doi:10.1016/B978-0-08-101975-7.00001-4

Tags: Ciencia, nanotecnología, nanopartículas, innovación, nanomateriales, Alondra Esperanza Zavala Miranda, Jose Pablo Estrella Leyva.

Sobre los autores:

Alondra Esperanza Zavala Miranda. Estudiante de cuarto semestre de la Licenciatura en Nanotecnología e Ingeniería Molecular y la Licenciatura de Químico Farmacéutico Biólogo en la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP). Colaborador en la Columna Científica de la Mesa Directiva de Nanotecnología e Ingeniería Molecular de la UDLAP. Pertenece a la Organización Estudiantil Catalyst.
Contacto: alondra.zavalama@udlap.mx

José Pablo Estrella Leyva. Estudiante de la carrera Técnico Superior Universitario en Nanotecnología Área Materiales en la Universidad Tecnológica de Altamira asistió al congreso NANOCYTEC en 2019 realizó un curso en ingeniería en puntos cuánticos, nanomateriales superparamagnéticos por medio del INA, tiene una certificación en microscopía de fuerza atómica métodos nanomecánicos por Park Systems, actualmente realizando el diplomado socio environmental management in the hydrocarbon sector. Actualmente colaborando en la Columna Científica organizada por la mesa de Nanotecnología e Ingeniería Molecular de la UDLAP.
Contacto: 491910276@utaltamira.edu.mx

Etiquetas: Nanotecnología, Tecnología, Innovación, Microscopía, Ingenería, Conexión, UDLAP.

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