En este artículo vamos a tratar la nanotecnología desde el punto de vista de su aplicación práctica, ya que no hay mejor manera de conocer un campo que a través de sus resultados y aplicaciones empíricas. Si nos piden que contemos qué sabemos sobre las ventajas de la nanotecnología, quizá nos quedemos en blanco, sin embargo, seguro que nos suenan términos como el “grafeno” o el “reciclaje de agua”. A continuación veremos una breve introducción a la nanotecnología, los tipos de nanotecnología que existen, ejemplos y aplicaciones para nanotecnología: hablaremos en concreto de software de desarrollo (Atomistix), diseño (NanoDesign) y gestión de proyectos (Sinnaps).
Índice
¿Qué es la nanotecnología?
Características de la nanotecnología
En primer lugar, es necesario definir la nanotecnología. Muchos de nosotros, al escuchar esta palabra, pensamos directamente en robots microscópicos que tendrían funciones igualmente fantásticas y futuristas. La realidad no es tan buena como las películas de ciencia ficción que podemos ver.
Sin embargo, no estamos lejos de ello. Comencemos por definir la escala utilizada. Deberíamos saber que estamos hablando de nanotecnología a escala atómica! «Nano» viene de la palabra griega nanos, que significa enano. Los científicos lo utilizan como prefijo en unidades de medida para expresar la milmillonésima parte de un metro: un nanómetro representa la milmillonésima parte de un metro, o 0,000.000.000.001 metros.
Un nanómetro es aproximadamente 80.000 veces más delgado que el grosor de un cabello, o el equivalente en tamaño de cuatro átomos de silicio colocados uno al lado del otro. Más concretamente, la nanotecnología es la fabricación y utilización de dispositivos y sistemas mediante la estructuración de la materia a nivel atómico o molecular, a escalas características inferiores a unos 100 nanómetros.
Es una escala donde aparecen nuevas propiedades y comportamientos de la materia. Son estas nuevas características de la nanotecnología las que nos interesan y las que harán posible revolucionar las nuevas tecnologías en todos los ámbitos.
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Tipos de nanotecnología
Los tipos de nanotecnología todavía no están del todo definidos debido a que es un sector en pleno desarrollo pero podemos destacar aquellos en los que la nanotecnología ya es protagonista:
Nanotecnología médica
El uso de las nanotecnologías en medicina ha proporcionado muchos avances médicos. Algunas de las aplicaciones de la nanotecnología médica son para el diagnóstico. Estos se utilizan para ayudar a identificar el ADN y ayudar a detectar secuencias genéticas.
Otros usos de la nanotecnología en medicina son la administración de medicamentos y la ingeniería de tejidos. La administración de medicamentos puede ayudar en los tratamientos para el cáncer administrando medicamentos a través de implantes en comparación con las inyecciones tradicionales. La ingeniería tisular es una nueva nanotecnología que consiste en reparar o reproducir artificialmente el tejido dañado.
Nanotecnología química o ambiental:
El uso de la nanotecnología molecular en la química y el medio ambiente ya ha dado lugar a beneficios positivos. La catálisis química es un proceso de reducción de contaminantes que utiliza un reactivo o catalizador. Esto puede ser especialmente útil si se utiliza en pilas de combustible de vehículos o en convertidores catalíticos para reducir las emisiones de los automóviles, sin duda uno de los grandes beneficios de la nanotecnología.
La filtración es otra de las aplicaciones de la nanotecnología que puede ayudar al medio ambiente. Los agujeros extremadamente pequeños en la filtración, conocidos como nanofiltración, eliminan los iones para el tratamiento de aguas residuales o la purificación del aire. Los orificios ligeramente más grandes se utilizan en un tipo de filtración llamada ultrafiltración y su aplicación actual es para la diálisis renal.
Nanotecnología energética:
Muchas empresas de energía son también empresas de nanotecnología porque utilizan este sistema en sus aplicaciones eléctricas. Un ejemplo es la mejora de la producción de energía mediante el uso de células solares. Estas células solares actualmente sólo convierten aproximadamente el 40 por ciento de la energía del sol, pero la nanotecnología debería ser capaz de aumentar la cantidad de energía obtenida.
También hay estudios que investigan formas de aumentar la vida útil de la batería. Estos estudios están utilizando aplicaciones de nanotecnología como los supercondensadores. La intención es reducir el número de baterías que van a los vertederos y que contaminan potencialmente las aguas subterráneas y el suelo.
Nanotecnología informática:
La comunicación también se ha beneficiado del uso de las aplicaciones de la nanotecnología, de hecho es uno de los tipos de nanotecnología que más han avanzado este último año. La memoria de la computadora se ha incrementado significativamente y las velocidades de los semiconductores son mucho más rápidas con desarrollos adicionales en nanotecnología. Estas mejoras han dado lugar a avances en la velocidad con la que se puede compartir la información y la cantidad de datos que se pueden analizar.
Sin las aplicaciones de la nanotecnología, muchas de las pantallas láser utilizadas hoy en día no serían posibles. El futuro de las aplicaciones de la nanotecnología puede incluir también nuevas mejoras en la velocidad de cálculo de los datos. Esto daría a las computadoras la capacidad de realizar un gran número de cálculos simultáneamente.
Nanotecnología: ejemplos
Como comentamos al principio, vamos a hablar ahora sobre algunas de las aplicaciones prácticas más revolucionarias de la nanotecnología:
Nanomateriales: ejemplos: grafeno, derivados y nanocompuestos
El objetivo principal del empleo de nanomateriales es la mejora de productos existentes y el desarrollo de nuevos productos, gracias a las cualidades propias de estos materiales, especialmente la resistencia en relación a su peso y tamaño. El grafeno, un derivado del grafito modificado a nivel molecular que nos permitió conocer las excepcionales características de la nanotecnología de materiales, fue el primero de estos materiales en ser patentado y, por tanto, está más extendido en el mercado, pero el nuevo reto consiste en la creación de nuevos nanocompuestos de matriz polimérica e inorgánica con nuevas y mejores propiedades, que aportarán nuevas vías creativas a todos los sectores, pero muy significativamente a la aeronáutica y la construcción.
El “reciclaje” del agua
Según Xavier Armengol, de ASAGUA, solo en España se pierde un 23% en agua no registrada, es decir, el agua que se pierde en fugas y filtraciones antes de llegar a los registros. Si a eso sumamos la cantidad de agua desperdiciada por los consumidores y que sólo un 9% de agua se reutiliza… ¿Cuánta agua potable se pierde cada minuto? ¿No existe una forma de reutilizar el 100% del agua? Pues sí. Existe y debe su existencia a la nanotecnología: Ejemplos: un filtro físico con una escala nanométrica puede eliminar la totalidad de bacterias, virus y priones del agua. Una nanotecnología de separación por electricidad, atrae a los iones hacia una lámina, de forma que puede eliminar los metales pesados del agua..
Nanotecnología contra el cáncer
Según la Sociedad Española de Oncología Médica, en el año 2017 se estimaron más de 220.000 nuevos casos de cáncer. Los avances de la nanotecnología médica son aplicables a muchas enfermedades pero la prevalencia del cáncer lo ha convertido en la diana principal de este tipo de tratamiento. Actualmente, las terapias contra el cáncer se limitan a la cirugía, la radiación y la quimioterapia. Los tres métodos corren el riesgo de dañar los tejidos normales o de erradicar el cáncer de forma incompleta. La nanotecnología ofrece los medios para dirigir las quimioterapias directa y selectivamente a las células cancerosas y neoplasias, guiar la resección quirúrgica de tumores y mejorar la eficacia terapéutica de la radiación y otras modalidades de tratamiento actuales. Todo esto puede suponer una disminución del riesgo para el paciente y una mayor probabilidad de supervivencia.
Estos son, por el momento, los tres ejemplos más importantes pero tenemos ante nosotros una era en la que los productos nanotecnológicos serán algo cotidiano: bacterias sintéticas, lentillas programables, electrodos biodegradables, detectores precoces de enfermedades y un sinfín de posibilidades aún por descubrir.
Nanotecnología: aplicaciones
Las empresas nanotecnológicas, al igual que cualquier otra empresa, requieren de aplicaciones específicas para el desarrollo de sus funciones y productos. En este caso, nos referiremos a las siguientes:
- Software de desarrollo de nanotecnología-aplicaciones: generalmente consisten en un sistema de módulos de software integrado basado en la teoría cuántica que pueden calcular con precisión las propiedades asociadas a la distribución y transporte de electrones y simular experimentos con sistemas integrados a nanoescala. El software es una herramienta única para entender, predecir y visualizar procesos electrónicos en estructuras atómicas y moleculares. Con el software, los científicos e ingenieros en nanotecnología son capaces de establecer ventajas competitivas mediante el desarrollo de materiales y el diseño de productos con propiedades y funciones radicalmente nuevas. Tenemos el ejemplo de Atomistix, la aplicación más vendida del mundo en este territorio.
- Software de diseño: permiten diseñar estructuras a nivel nanométrico/molecular. Vamos a reseñar aquí el sistema utilizado por la NASA: NanoDesign. Está destinado a diseñar y probar máquinas y componentes moleculares hipotéticos basados en el fullereno. El sistema se encuentra en una fase temprana de desarrollo. Actualmente, tcl proporciona una interfaz interpretada, los objetos c++ representan componentes de diseño y un programa FORTRAN en paralelo simula la máquina. En el futuro, se prevé una arquitectura basada en objetos distribuidos. Un requisito clave para esta visión es un conjunto estándar de interfaces para diversas capacidades de química computacional (por ejemplo, campos de fuerza, integradores, etc.). Un conjunto estándar de interfaces permitiría a los proveedores suministrar componentes pequeños y de alta calidad a un sistema distribuido.
- Software de gestión de proyectos: que permita planificar y controlar las mejores rutas de trabajo, validar y marcar tareas y objetivos, simular escenarios y presupuestos, comunicarse con el resto del equipo, generar informes, reutilizar procesos y conocer toda la información del proyecto en tiempo real. Sinnaps es la herramienta perfecta para cumplir estas funciones y, además, Sinnaps es una aplicación en la nube, por la que permite a los equipos trabajar conjuntamente, estén donde estén.
Sinnaps, la aplicación para planificar y gestionar proyectos que aplica automáticamente el método de la ruta crítica:
PLANIFICAR AHORA MIS PROYECTOS
Como podemos ver, la nanotecnología ha marcado y marcará un antes y un después en todas las industrias, especialmente en las que tienen base científica: la medicina, la biotecnología, la aeronáutica o la física cuántica están iniciando una revolución sin precedentes gracias al desarrollo de los nuevos nanoproductos. Tener un buen software para el desarrollo de esos nanoproductos (Atomistix, Nanodesign) y su gestión de proyectos (Sinnaps) es sustancial para alcanzar el éxito en estos nuevos procesos.
