jueves, 15 de diciembre de 2011


LA CRISIS ENERGETICA.


El mundo se encuentra en un periodo de crisis energética, ya que dentro de algunos años, la producción mundial de petróleo empezará a disminuir, al haber alcanzado el límite de producción, mientras la demanda mundial no deja de aumentar.

El consumo de petróleo supone unos 100 millones de barriles al día (cada barril contiene 159 litros) y supone aproximadamente el 50 % del consumo energético. Desde hace mucho tiempo el consumo se viene incrementando año tras año.

Teniendo en cuenta que mas pronto que tarde habrá mas demanda que oferta se hace necesario buscar otras opciones o alternativas energéticas que van desde las llamadas energías alternativas o renovables hasta las energías nucleares, aunque ninguna de ellas cuenta con una viabilidad plena.
El petróleo, hoy en día, se encuentra por todas partes, desde los plásticos de los envases o de los más variados aparatos, juguetes, etc., hasta los fertilizantes utilizados en la agricultura.


Alternativas energéticas:
El gas natural es el que más está aumentando su uso. Tiene muchas ventajas, pero su explotación también contribuye al efecto invernadero y presenta el problema, al igual que ocurre con el petróleo, de que a medida que aumente su consumo se agotarán sus reservas más rápidamente.
El carbón es un combustible muy pesado, poco eficiente, con poca versatilidad y con un gran coste de extracción y de transporte. Aun así su consumo es muy importante. Es muy contaminante (tanto su minería como su combustión) y es el causante de la lluvia ácida, además de contribuir al efecto invernadero. Estos problemas se verían incrementados si se tratase de sustituir con él al petróleo.
Los biocombustibles no tienen las prestaciones que presentan los gasóleos obtenidos del petróleo y, para incrementar su producción significativamente, se tendrían que dedicar una gran cantidad de tierras fértiles a su cultivo, lo que es complicado en un mundo en el que el hambre y la desertización son dos de sus problemas de más difícil solución. Además, nuevamente el petróleo aparece como el recurso que está detrás de su desarrollo, pues el proceso de siembra, tratamiento, fertilización, riego, cosecha, transporte y distribución requiere de energía que en la actualidad se obtiene del “oro negro”.
La fusión nuclear, la que se produce en el interior del Sol y que nos proporciona la energía que nos llega del astro, es la fuente de energía de la que se dice que resolverá todos los problemas energéticos en el futuro, pero las complejidades tecnológicas a superar son de tal magnitud que desde que se planteó inicialmente ya se advertía que no iba a estar disponible al menos antes de pasados unos 50 años, y así se continúa diciendo en la actualidad, pese a que han pasado más de 30 desde entonces. Se necesita alcanzar temperaturas superiores a cien millones de grados para que se produzca la reacción de fusión; materiales que resistan las altas temperaturas y la radiación; lograr que la energía liberada sea mayor que la necesaria para calentar y mantener aislado el combustible; y finalmente, desarrollar dispositivos que capturen la energía generada y la conviertan en electricidad, de tal manera que de todo el proceso se obtenga un balance energético suficientemente positivo.
La fisión nuclear presenta numerosas dificultades para implantarse a gran escala y a corto plazo: el enorme coste (económico y energético) de la construcción y desmantelamiento de cada central nuclear; la ausencia de soluciones al tratamiento y almacenamiento de los peligrosos residuos, que emiten radiactividad durante miles de años; el riesgo de accidentes nucleares y de atentados terroristas; los conflictos entre los países por el temor al posible empleo de la energía nuclear para fines militares; el gran impacto ambiental que genera la minería del uranio. En todo caso, aunque todos estos problemas se pudieran superar, el uranio también es un bien limitado.
El hidrógeno no es una fuente de energía ni un recurso natural y debe obtenerse a partir de otras materias primas (agua, biomasa, combustibles fósiles), necesitando más energía para obtenerlo de la que después proporciona. Se plantea como combustible para el transporte porque no es contaminante y en principio se podría utilizar de forma líquida, como los derivados del petróleo, aunque para ello se tendrían que conseguir temperaturas por debajo de los -253º C y presiones elevadísimas, lo que supondría un gasto elevado de energía. Ocupa 8 veces más volumen por unidad de energía que las gasolinas o el diesel, y haría falta adaptar a él los vehículos actuales y los sistemas de transporte y distribución de combustible que están implantados hoy en día, siendo su manipulación extremadamente peligrosa debido a su elevada inestabilidad.
La energía hidroeléctrica, que sólo aporta el 3 % de la energía global, tiene pocas posibilidades de incrementarse significativamente. Las grandes presas siempre causan gran impacto sobre las áreas donde se construyen, y obligan a desplazarse a las poblaciones residentes en las mismas. Además la regularidad hidrográfica cada vez es menor produciendo con mayor frecuencia largos periodos de sequía seguidos de periodos de lluvias torrenciales que no permiten su almacenamiento. También hay que añadir el hecho de que se pierde 66% de dicha energía en forma de calor en su transporte.


Las energías renovables (solar, eólica, mareomotriz, geotérmica …) representan tan sólo el 0,5 % del total mundial, y su incipiente desarrollo ha sido posible gracias a la disponibilidad de petróleo, que es utilizado tanto en forma de materia prima como de energía para la fabricación de los costosos materiales necesarios, y para la construcción de las infraestructuras aparejadas. La energía que proporcionan es difícil de transportar y de almacenar y su cantidad varía en función de agentes externos, además e contar con rendimientos no muy elevados. Si se aprovechase toda la energía eólica, mayor rendimiento, de la Tierra en los 100 metros más cercanos al suelo, algo inviable, la cantidad de energía tan sólo sería el 75% de la energía primaria que los seres humanos consumimos en la actualidad. Si hiciésemos dicha equivalencia con la energía solar fotovoltaica, necesitaríamos una superficie equivalente a toda España para conseguirla.


Por último, es imprescindible que haya Ahorro Energético.
El crecimiento poblacional y la economía de mercado han aumentado la demanda de productos y energía, creciendo la huella ecológica de la humanidad. La base de la economía mundial se basa en el concepto de crecimiento infinito que requiere de un 3% de incremento anual. Dicho crecimiento implica que en apenas un cuarto de siglo, las necesidades energéticas se habrán duplicado y así sucesivamente. También hay que tener en cuenta el hecho de que el 75% de la población mundial consume el 25% de la energía y el 25% de los ricos consumen el 75% restante, por lo que si estos últimos quisiesen unirse al carro del consumo energético entonces las necesidades energéticas se multiplicarían entre 4 y 9 veces.
Los EE UU y Canadá tienen el récord de consumo, constituyen sólo el 5% de la población mundial y consumen el 30% de la energía primaria. Como solución a dicha problemática energética, los científicos sólo encuentran una reducción a nivel global del consumo de energía por individuo, es decir, un ahorro energético. El hombre primitivo proporcionaba 100 vatios hora al día siendo suficiente para su permanencia (una bombilla), un deportista en plena acción proporciona 1500 vatios. El consumo medio mundial per capita es de 2200 vatios sin embargo el consumo en EEUU es 12500W, mientras que en Europa es 4600W, proporcionando la misma calidad de vida aparente...
En mi opinión, la única alternativa a la crisis energética inminente es una reducción en el consumo de energía, de no ser así la Humanidad sufrirá una auténtica calamidad.

La radiactividad- Elena Herranz Gilarranz 1ºA


La radiactividad
La energía nuclear es la energía que se libera en las reacciones nucleares. Se usan también para la obtención de energía eléctrica, térmica, etc...
El uso de la energía nuclear tiene muchas ventajas y muchos inconvenientes:
INCONVENIENTES:
Hay inconvenientes como el que se genera una gran cantidad de residuos nucleares y difíciles de guardar o catástrofes nucleares que han afectado mucho a la sociedad.
Ha habido grandes problemas en la historia por el uso de la energía nuclear como fue la catástrofe de la central nuclear de Chernóbil o la catástrofe nuclear de Fukushima en la que ambas dejaron miles de muertos y  miles de heridos con secuelas debido a la radiación en sus cuerpos. Por todo esto no todo el mundo está de acuerdo con la existencia de estas centrales. En definitiva un accidente nuclear es un suceso que emite un determinado nivel de radiación perjudicial a la población y medio ambiente.
Podemos clasificarnos en accidentes e incidentes nucleares según la gravedad.
Para determinar la gravedad de un accidente se usa la Escala Internacional de Accidentes nucleares.
Más problemas con la energía nuclear como hemos comentado antes es generación de residuos nucleares ya que tardan mucho tiempo en perder su radiactividad y son un gran peligro. También perjudica gravemente al medio ambiente y al cambio climático.
Aunque el combustible que consume esta energía es escaso el coste de la obtención de la energía es elevado debido a que la construcción de plantas nucleares es muy cara y tiene una vida limitada (aproximadamente 40 años)
Aunque los sistemas de seguridad son muy avanzados, las reacciones nucleares por fisión generan unas reacciones en cadena que si los sitemas de control fallasen provocarían una explosión radiactiva.
Por otra parte, la energía nuclear de fusión es inviable debido a la dificultad para calentar el gas a temperaturas tan altas y para mantener un número suficiente de núcleos durante un tiempo suficiente para obtener una energía liberada superior a la necesaria para calentar y retener el gas resulta altamente costoso.
VENTAJAS:
En la actualidad se consumen más combustibles fósiles de los que se producen de modo que en un futuro se agotaran estos recursos. Una de las grandes ventajas del uso de la energía nuclear es la relación entre la cantidad de combustible utilizado y la energía obtenida.
Al ser una alternativa a los combustibles fósiles como el carbón o el petróleo, evitaríamos el problema del llamado calentamiento global.
LOS RESIDUOS NUCLEARES:
Los residuos nucleares son uno de los principales problemas relacionados la energía nuclear. Si estos residuos no se tratan debidamente, resultan altamente peligrosos para la población y el medio ambiente.
Los residuos radiactivos se pueden clasificar según sus características físicas y químicas y por su actividad.
Clasificándolos por su actividad tenemos:
·         Residuos nucleares de alta actividad
·         Residuos nucleares de media actividad
·         Residuos nucleares de baja actividad
La Empresa Nacional de Residuos Radiactivos (ENRESA) es la empresa que se encarga en España de la gestión de residuos nucleares. La gestión de dichos residuos nucleares está definida en el Plan General de Residuos aprobado por el Parlamento.

miércoles, 30 de noviembre de 2011

SUPERFLUIDOS Y SUPERCONDUCTORES – Blanca Hidalgo Valverde 1ºA

Los fenómenos que exhibe la materia a temperaturas bajas, es decir, a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273.2° C ó 0° K), son numerosos y diversos. A estas temperaturas las propiedades térmicas, eléctricas y magnéticas de muchas sustancias experimentan grandes cambios y, ciertamente, el comportamiento de la materia puede parecer extraño y exótico en comparación con el que muestra a temperaturas ordinarias. Sin duda, entre estos fenómenos, los dos más extraordinarios e importantes son la superconductividad y la superfluidez.

Superfluidos
Esta propiedad fue descubierta por Kapitsa, Allen y Misener y se conoce también como hidrodinámica cuántica. Es un Condensado de Bose-Einstein (pasamos de tener un conjunto de partículas que se comportan individualmente y moviéndose a distintas velocidades, a tener un condensado de partículas, cuyo movimiento pasa a ser colectivo y ordenado frente a excitaciones externas) y se trata de un estado de la materia caracterizado por la total ausencia de viscosidad, de tal manera que, en un circuito cerrado, fluiría indefinidamente, sin fricción.
  Misener                              Allen                          Kapitsa
 
Este fenómeno se produce a temperaturas cercanas al cero absoluto, pero solamente se ha comprobado con el helio, puesto que todos los demás materiales se congelan a estas temperaturas. El helio se licua a 4.2º K pero no llega a solidificarse independientemente de cuánto se disminuya su temperatura. En otras palabras, si fuera posible alcanzar el cero absoluto, observaríamos que el helio nunca se congela y siempre permanece en su fase líquida, a presión atmosférica. Esta es su propiedad más importante y la cual da lugar a la superfluidez. Si al helio ya licuado se le sigue bajando la temperatura, al llegar a los 2,19º K el helio permanece líquido pero en un nuevo estado denominado helio II (para distinguirlo del helio anterior o helio I).
Se comprobó que el helio II transportaba el calor unas 200 veces más rápido que el cobre y esto se debe a que el helio II se mueve con extraordinaria facilidad, sin viscosidad o resistencia interna.
Está propiedad también se comprobó con el siguiente experimento:
Si tomamos un tubo de ensayo vacío, enfriado a una temperatura inferior a 2.19º K, y lo sumergimos parcialmente en un recipiente que contiene helio-II, observaremos que el helio trepa por las paredes exteriores del tubo y penetra en él hasta que el nivel de helio-II en el interior del tubo es igual al nivel del recipiente (Figura a). Pero cuando se eleva el tubo de manera que esté fuera del recipiente, el helio realizará el efecto contrario y reptará en sentido inverso escalando las paredes interiores y saldrá del tubo reptando por sus paredes exteriores hasta llegar al extremo inferior del tubo desde donde goteará al recipiente (Figuras b y c).




En este vídeo, se puede observar como el helio líquido al enfriarse por debajo del punto lambda (momento en que cesa de burbujear y pasa de He I a He II) se transforma en un superfluido.
Entre las increíbles características que muestra el helio superfluido está la de gotear a través del fondo del receptáculo de cristal. En este estado, el helio carece casi por completo de viscosidad y es capaz de fluir a través de los diminutos poros del cristal del vaso de precipitados.
Más tarde se aprecia como el helio superfluido desafía a la gravedad ascendiendo por las paredes de una semiesfera gracias a las fuerzas de capilaridad. Como la viscosidad del líquido es prácticamente cero, el helio puede crear películas de un solo átomo de espesor y vencer de este modo a la gravedad, ascendiendo hasta alcanzar el borde de la semiesfera.
Finalmente en el vídeo se muestra el conocido como “efecto fuente“. Gracias a la ausencia de fricción, el Helio superfluido es capaz de fluir a través de pasajes microscópicos. Para presenciar el fenómeno hay que contar también con el He I. La fuente se produce cuando existe un flujo de He I entre dos zonas de diferente presión, lo cual crea un “surtidor” que va desde la zona de alta presión hacia la baja. La particularidad de esta fuente es que puede fluir eternamente (siempre que se mantengan las condiciones del experimento).

Cualquier fluido que moja una superficie, forma una película delgada, pero en el caso de los fluidos ordinarios su viscosidad es tal, que la película se forma lentamente y fluye muy poco. En cambio, con el helio-II la película se forma muy rápido y, como su viscosidad es nula, se mueve a una velocidad considerable de 30 cm o más por segundo.
En cuanto a las aplicaciones del He superfluido está principalmente su uso como un líquido criogénico altamente refrigerante. Se emplea en todos los laboratorios donde se generan bajas temperaturas por debajo de 1 ºK, ya que mezclado con He3 permite alcanzar temperaturas de algunos mK. Otra de las aplicaciones más llamativas del He superfluido es su utilización para la realización de experimentos espaciales. En este caso se emplea He3 superfluido a temperaturas del orden de 0.1 mK. Cuando un neutrón impacta sobre un átomo de He3 se produce una fisión del He que da a lugar a un protón y a un átomo de tritio, junto con la liberación de energía.




Superconductores
Al aplicar una diferencia de potencial en un metal, se produce un movimiento de los portadores de carga que conforma una corriente eléctrica. Esta corriente será mayor cuanto menor sea la resistencia eléctrica del material, y viceversa. Esto es lo que se conoce como la Ley de Ohm, que indica que la resistencia es el coeficiente de proporcionalidad entre el voltaje y la corriente eléctrica de un material conductor.
Puede tenerse una imagen sencilla de su origen para el caso de los metales (que tienen cargas eléctricas libres, a diferencia de los semiconductores o de los aislantes) si consideramos que al desplazarse por el material las cargas eléctricas van chocando con imperfecciones de la red cristalina o con iones que se encuentran vibrando fuera de su posición de equilibrio. De esta manera, cuantos más choques experimenten las cargas, más les costará avanzar en el material y, por lo tanto, mayor será la resistencia eléctrica. Como justamente la temperatura corresponde a una medida de las vibraciones mencionadas, resulta natural esperar que al incrementar la temperatura tengamos una mayor resistencia eléctrica como consecuencia de una mayor cantidad de choques, favorecidos por el incremento de las vibraciones de los iones y, por lo tanto, de las imperfecciones de la red cristalina.



 Se ilustra el flujo de electrones (círculos blancos) a través de una malla cristalina. Los iones pesados (círculos negros) actúan como "centros disipadores". La corriente eléctrica es el desplazamiento efectivo de los electrones durante un tiempo dado.

  
Electrones superconductores (líneas
onduladas en la parte superior de la figura)
interaccionan en forma ordenada con
los átomos de un cristal (círculos negros).
Los electrones ordinarios son desviados
por los átomos (parte inferior de la figura).


La superconductividad es la capacidad que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones. La resistencia eléctrica de un superconductor desciende casi a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperatura crítica, que es la temperatura a partir de la cual, si se sigue enfriando una sustancia, el material se vuelve superconductor; es decir, deja de tener resistencia eléctrica. Así, una corriente eléctrica que fluye en una espiral de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación. Este fenómeno ocurre en gran cantidad de materiales como:
·      Elementos puros: estaño, aluminio, mercurio, plomo.
·      Aleaciones: silicio-vanadio, silicio-galio, niobio-germanio, niobio-estaño.
·      Materiales orgánicos: fulerenos, nanotubos.
·      Cerámicos: bicloruro de magnesio, itrio-bario-óxido de cobre.
Debido a las bajas temperaturas que se necesitan para conseguir la superconductividad, se suele utilizar helio líquido para enfriar los materiales, lo que supone un montaje muy costoso y complejo, por lo que se utiliza en muy contadas ocasiones para construir electroimanes muy potentes para aparatos de Resonancia Nuclear Magnética.
Actualmente, se están investigando superconductores de alta temperatura que se pueden enfriar con nitrógeno líquido, lo que les hace mucho más baratos. El problema de estos materiales es que son cerámicos y poco apropiados para fabricar cables, puesto que admiten poca deformación.
Las aplicaciones de estos superconductores en el futuro van desde la mencionada Resonancia Nuclear Magnética en medicina hasta el transporte en trenes Maglev de levitación magnética o dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica para motores eléctricos.




Bibliografía:

lunes, 28 de noviembre de 2011

Nanotecnología y Medicina – Blanca Hidalgo Valverde 1ºA

Como continuación de mi primera entrada sobre nanotecnología, en esta nueva entrada voy a hablar sobre la relación actual entre la nanotecnología y la medicina.
La nanomedicina es una realidad que está produciendo avances en el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de algunas enfermedades.
Una de estas formas de tratamiento son los nanosistemas de liberación de fármacos, que actúan como transportadores de fármacos a través del organismo, aportando a estos una mayor estabilidad frente a la degradación y facilitando su difusión a través de las barreras biológicas y, por lo tanto, al acceso a las células diana. Por ejemplo, en el tratamiento del cáncer, estos nanosistemas facilitan el acceso a las células tumorales y reducen la acumulación del fármaco en las células sanas y así reducen los efectos tóxicos de los medicamentos antitumorales.
También, se han desarrollado moléculas artificiales conocidas como dendrímeros, las cuales son estructuras tridimensionales ramificadas que pueden diseñarse a escala nanométrica con extraordinaria precisión. Los dendrímeros cuentan con varios extremos libres, en los que se pueden acoplar y ser transportadas moléculas de distinta naturaleza, desde agentes terapéuticos antitumorales, como metotrexato; hasta moléculas imprescindibles para el crecimiento celular, como ácido fólico. Así, aplicando ambos productos en el mismo dendrímero, el ácido fólico se aferra a los receptores de las membranas celulares y éstas piensan que están recibiendo la vitamina. Al permitir que el folato (vitamina) traspase la membrana, la célula también recibe el fármaco que la envenena.


En la actualidad, se están desarrollando nanopartículas utilizadas en personas diabéticas de forma experimental para estudiar su uso como vehículos para administrar insulina por vía oral, nasal o pulmonar. Otra forma de tratamiento de la diabetes es un dispositivo que puede ser inyectado en el torrente sanguíneo y actuar como un páncreas artificial liberando insulina. Esta técnica consiste en encapsular células, que producen insulina, en contenedores con paredes con nanoporos, que, por su tamaño, sólo pueden ser atravesados por moléculas como el oxígeno, la glucosa o la insulina. De esta forma, las paredes de la cápsula impiden que estas células productoras de insulina sean reconocidas como extrañas por los anticuerpos, mientras que los poros permiten la liberación de la insulina y la entrada de nutrientes. Esta innovadora técnica tiene un gran potencial para la cura de otras enfermedades, tales como la enfermedad de Parkinson, por medio de la liberación de dopamina en el cerebro; o el Alzheimer.


Recientemente, en el Instituto de fabricación molecular de California, se ha creado una especie de glóbulo rojo artificial conocido como respirocito. Con una sola micra de diámetro, este robot esférico imita la acción de la hemoglobina natural que se encuentra en el interior de los hematíes, aunque con la capacidad de liberar hasta 236 veces más oxígeno por unidad de volumen que un glóbulo rojo natural. Además, estos respirocitos incorporarán sensores químicos y de presión para recibir señales acústicas del médico, el cual utilizará un aparato transmisor de ultrasonidos para darles órdenes y que modifiquen su comportamiento mientras están en el interior del cuerpo del paciente.

Por otra parte, el diagnóstico a escala molecular parece no tener límites. Hoy en día, ya se pueden utilizar hilos ultrafinos de silicio para detectar la presencia de virus individuales, en tiempo real y con una gran precisión. Estos detectores pueden ser ordenados en matrices capaces de detectar literalmente miles de virus diferentes. Esta extremada sensibilidad de los nanohilos permitiría detectar infecciones virales en sus primeros estadios, cuando el sistema inmunológico aún es incapaz de actuar.
También se están desarrollando filtros de nefronas para humanos que podrían hacer posible la fabricación de riñones artificiales para su implantación en personas con insuficiencia renal sustituyendo terapias convencionales, como la implantación de riñones de donantes o los métodos de diálisis actuales.
Las actuales técnicas que permiten la instalación de electrodos en el cerebro para restaurar sentidos, como la vista o el oído, o frenar los temblores de la enfermedad de Parksinson; utilizan cirugía agresiva, como perforar el cráneo, dañar tejidos cerebrales sanos, con riesgo de infección y deja cables que sobresalen de la cabeza y, a lo largo del tiempo, se desarrollan tejidos de cicatriz alrededor de los electrodos, aislándoles del tejido cerebral activo. Se estima que en unos 10 años será posible insertar un catéter en una gran arteria y dirigirlo por el sistema circulatorio hasta el cerebro. Una vez llegue a su destino, un conjunto de nanocables se extenderían en un "ramo" con millones de diminutas sondas que podrían utilizar los 25.000 metros de capilares del cerebro como una vía para llegar a destinos específicos dentro del cerebro. Estos nanocables son polímeros de tan solo 100 nm que pueden ser dirigidos y guiados por los capilares sanguíneos del cerebro. Otra ventaja de este tipo de cables de polímero es que son biodegradables, así que, podrían ser utilizados para estudios cortos o diagnósticos y luego se decompondrían.



Bibliografía:

NANOTECNOLOGIA – Blanca Hidalgo Valverde 1º A

La física cuántica, también conocida como mecánica ondulatoria, es la parte de la física que estudia el comportamiento de la materia cuando sus dimensiones son tan pequeñas (átomos) que empiezan a notarse efectos como la imposibilidad de conocer con exactitud la posición de una partícula, su energía, o conocer simultáneamente su posición y velocidad, sin afectar a la propia partícula.
Las aplicaciones de la física cuántica se limitan, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear. Pero también se puede aplicar en otros ámbitos, como la electrónica, en la física de nuevos materiales, etc. Sin embargo, cabe destacar que, actualmente, una de sus aplicaciones más desarrollada es la Nanotecnología.



La Nanociencia es un área de la ciencia que estudia los materiales de muy pequeñas dimensiones desde cientos a décimas de nanómetros.



La palabra "nanotecnología" se usa para definir las técnicas que se aplican a nivel de nanoescala, es decir, unas medidas extremadamente pequeñas que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y los átomos de las sustancias y compuestos. En definitiva, se podrían fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas, como se puede observar en la siguiente imagen en la que el átomo verde puede ser reubicado en el lugar de la molécula que más interese.

En 1959, Richard Feynman, (Premio Nobel de Física en 1965), uno de los físicos más importantes del s. XX, habló por primera vez de la posibilidad de manipular las cosas átomo por átomo.
La nanotecnología supondrá numerosos avances para muchas industrias y nuevos materiales con propiedades extraordinarias, nuevas aplicaciones informáticas con componentes increíblemente más rápidos o sensores moleculares capaces de detectar y destruir células cancerígenas en las partes más delicadas del cuerpo humano como el cerebro, entre otras muchas aplicaciones.
La característica fundamental de la nanotecnología es que ensambla varios campos de las ciencias naturales donde los límites de cada una de ellas se mezclan con los de otras:
·   Física
·   Informática
·   Matemáticas
·   Química
·   Electrónica
·   Medicina
·   Bioquímica

Nanotubos de Carbono
Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fulerenos. Su estructura procede de una lámina de grafito enrollada sobre sí misma. Dependiendo del grado de enrollamiento y de cómo se conforma la lámina original, el resultado puede dar lugar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna.

Estructuras de las formas alotrópicas del C. a:diamante, b:grafito, c:diamante hexagonal, d:fulereno C60, e:fulereno C540, f:fulereno C70, g:carbono amorfo, h:nanotubo




 Nanotubo de carbono


 Propiedades de los nanotubos:
·   Son sistemas ligeros, huecos y porosos que tienen alta resistencia mecánica y, por tanto, sirven para reforzar la estructura de materiales y formar componentes de bajo peso, alta resistencia a la tracción y enorme elasticidad.
·   Tienen 100 veces la resistencia del acero, pero sólo 1/6 de su peso.
·   Son 40 veces más fuertes que las fibras de grafito.
·   Se comportan como hilos monodimensionales aislantes, semiconductores o metálicos dependiendo de los parámetros geométricos de los tubos. También, tienen una alta capacidad de emisión de electrones que dobla la de los mejores conductores de electricidad actuales, como el cobre.
·   Tienen ventajas respecto a los cristales líquidos utilizados en las pantallas planas, así como un amplio ángulo de visión, capacidad de trabajar en condiciones extremas de temperatura y brillo suficiente para poder ver las imágenes a la luz del sol.
·   Pueden ser usados para la preparación de electrodos, para supercondensadores y baterías de litio, almacenamiento de hidrógeno y como soporte de catalizadores de platino en pilas de combustible. Las termocélulas basadas en electrodos de nanotubos de carbono podrían ser usadas en el futuro para generar electricidad a partir del calor desechado por fábricas, automóviles e, incluso, paneles solares.
·   Son excelentes conductores térmicos.

Todas estas propiedades pueden aplicarse en campos que van desde la electrónica, la formación de componentes, el almacenamiento de energía y la fabricación de sensores hasta aplicaciones en la biomedicina, como sistemas de reconocimiento molecular, biosensores, y para la fabricación de músculos artificiales.



Nanotecnología y futuro
El futuro de la nanociencia parece no tener fin ni límites:
1.      Astronomía: se están investigando y experimentando nuevos materiales realizados a nanoescala y con gran precisión atómica. Se trataría de materiales extremadamente resistentes, muy ligeros, completamente lisos, que no precisan lubricantes y que no se desgastarían con el tiempo.
2.      Informática: Se están investigando los ordenadores cuánticos que utilizan un fenómeno físico conocido como “superposición”, donde objetos de tamaño infinitesimal, como electrones o átomos, pueden existir en dos o más lugares al mismo tiempo o girar en direcciones opuestas a la vez. Esto significa que los ordenadores creados con procesadores superpuestos puedan utilizar bits cuánticos, llamados qubits, que pueden existir en los estados de encendido y apagado simultáneamente en lugar de utilizar el sistema binario actual de 0 y 1. De esta manera, estos ordenadores cuánticos pueden calcular cada combinación de encendido y apagado al mismo tiempo, lo que los haría mil veces más veloces que los actuales procesadores.
Otros hallazgos importantes en el campo de la informática están relacionados con la capacidad de almacenamiento que se estima que llegará a ser de unos 40 Gygas por cm2 a 1000 Teras por cm3.


3.      Industria:

a.    Automóvil: materiales para reforzar los parachoques, incrementar la resistencia y capacidad de absorción de los materiales y mejorar las propiedades adhesivas de la pintura.




b.    Textil: Existen proyectos de productos textiles con funciones electrónicas, tales como sensores que supervisen el comportamiento corporal, mecanismos de auto-reparación o acceso a Internet.





c.    Cosmética: Aplicaciones contra las arrugas basadas en liposomas que transmiten los fármacos a través de la piel o incluso polvos de maquillaje que son nanopartículas que modifican el reflejo de la luz, para impedir apreciar la profundidad de las arrugas.





Bibliografía: