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2004-11-03
Nanociencia: El Sueño De Feynman
Territorios, Ciencia-Futuro
EL CORREO
Miércoles 3 de noviembre de 2004
Finísimos tubos de carbono o láminas con sólo unos pocos átomos de espesor que podrán ser usados para sorprendentes aplicaciones tecnológicas: es la ciencia de lo más pequeño.
Un nanómetro es una unidad de distancia realmente pequeña: equivale a la milmillonésima parte del metro, es decir, una millonésima parte de un milímetro. En esa escala la materia es discreta: átomos y moléculas que establecen sus enlaces conformando los diferentes materiales. A finales de los años 50, el físico norteamericano Richard Feynman propuso que en el futuro los ordenadores se aprovecharían de las propiedades de la materia en esa pequeña escala para poder realizar las mismas funciones en un tamaño mucho menor y con una consecuente disminución del consumo de energía. La propuesta, en aquella época, resultaba impracticable: ¿cómo conseguir manipular algo tan pequeño?
Sin embargo, veinte años después, la nanotecnología se convertía en realidad, con la aparición de instrumentos capaces no sólo de ver átomos individuales, sino también de "tocarlos": el primer AFM (Atomic Force Microscope, un algo rimbombante "microscopio de fuerza atómica") fue desarrollado en los laboratorios de investigación de IBM en Zurich en 1986. El reto no era sencillo: la propia luz, cuya longitud de onda es mayor que las escalas que se quieren estudiar, no puede ser usada directamente. Pero, en un sistema que recuerda a la manera en que un disco fonográfico se lee por la aguja del tocadiscos, si disponemos de una "aguja" finísima casi en contacto con la superficie que se desea estudiar, su posición se verá alterada según la forma de esa superficie. Los mínimos desplazamientos, inducidos por la interacción entre las dos superficies se registran mediante la variación producida en un haz de luz láser enfocado a la aguja lectora. El proceso de lectura no es, sin embargo, directo: dependiendo del tipo de superficie que se estudia, las interacciones electromagnéticas son diferentes, de manera que un ordenador procesa las señales y las interpreta, permitiendo obtener una imagen de cómo es la distribución de los átomos.
Aunque es una visión muy simplificada del tipo de herramienta que se usa en nanociencia, nos da una idea de la complejidad esencial del sistema: se manejan átomos individuales cuya posición puede quedar fácilmente alterada en el mismo proceso de observación y medida. Por ello es tan importante poder emplear materiales cuya disposición superficial sea estable, pero que sean manipulables en pequeñas escalas. Uno de los más fructíferos materiales para esto viene de uno de los átomos más comunes: el Carbono. La capacidad de establecer enlaces resistentes entre sus átomos ha posibilitado en el último decenio un gran avance de estas tecnologías de lo más pequeño.
Una de las formas en que puede colocarse el Carbono es estableciendo capas de un solo átomo de espesor en las que los átomos forman una red hexagonal. El grafito de nuestros lápices usa una disposición similar, aunque en la naturaleza aparecen numerosas capas superpuestas. Si se consigue aislar una sola de esas capas (láminas que se denominan "grafeno"), se podría tener un soporte fundamental para las aplicaciones nanotecnológicas. En 1991 se descubrió que es posible conseguir enrollar esas capas de grafeno para formar tubos que tienen unos pocos nanómetros de diámetro (*). Esos nanotubos de Carbono se pueden producir con longitudes de varios micrómetros (es decir, mil veces más largos que su diámetro - recientemente se han llegado a conseguir nanotubos en la escala del centímetro), y se ha comprobado que es posible emplearlos como elementos conductores de electrones, actuando así como minúsculos cables eléctricos. Aunque resultan muy flexibles, los nanotubos son más resistentes que el acero. Por otro lado, son capaces de absorber moléculas individuales y de actuar como semiconductores y así poder realizarse transistores con ellos (como se hizo en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona).
La semana pasada, en la revista Science se presentaban importantes avances en la consecución de capas con sólo unos pocos átomos de espesor de grafito. Diversos grupos de investigación en el Reino Unido, Rusia y EEUU están consiguiendo disponer de láminas amplias de varias capas de grafeno de dimensiones micrométricas. Estas superficies mantienen sus características que las hacen interesantes para microelectrónica, pudiendo crear transistores y otros elementos, con un consumo energético muy bajo. ¿Podrían ser la base de la revolución nanotecnológica?
Eric Drexler escribió en 1986 su obra "Engines of creation" ("Máquinas de creación"), considerada como la Biblia de la nanotecnología. En ella no sólo se planteaban las bases de la nueva ciencia, sino el gran mundo de aplicaciones que podría tener: la posibilidad de máquinas de tamaño molecular, ingenios microelectrónicos miles de veces más pequeños que los actuales o, por ejemplo, sistemas de almacenamiento a escalas pequeñísimas de moléculas que serían liberados de forma específica en el interior de una célula cancerosa. Los visionarios y la ciencia ficción acogieron desde hace dos decenios la nanociencia como una de las grandes revoluciones que tendrían lugar a comienzos de este nuevo siglo. Aunque por el momento sólo se están dando los primeros pasos, y sin duda en estos dos últimos decenios se ha pecado a menudo de un optimismo exagerado (sin duda relacionado con las importantes consecuencias económicas de la revolución nanotecnológica), cada vez más se va comprobando que el sueño de Feynman puede hacerse pronto realidad.
Nanociencia De Grandes Miras...
En el Consejo de ministros de competitividad de la Unión Europea del 27 de septiembre pasado, varios países solicitaron que se estableciera un organismo que permita una mayor coordinación y eficiencia en la investigación europea en nanociencia. Aunque numerosas universidades y también empresas están trabajando en este campo, apenas existen patentes europeas, y se aboga por la creación de "centros de excelencia" que permitan a Europa solucionar el retraso relativo que existe con respecto a EEUU y Japón. Sin duda, las nanotecnologías serán un campo de innovación y desarrollo en los próximos años.
Los avances previstos han hecho de este ámbito científico-tecnológico uno de los más proclives a caer en el exceso y en la especulación económica. Algunas empresas de nanotecnología vienen experimentando subidas en Bolsa muy importantes en los últimos años, y algunos expertos advierten que se podría crear una burbuja similar a la de las puntocom de hace unos años. ¿Demasiadas promesas o simple especulación bursatil?
Hace dos años se comprobó que entre 1998 y 2001, Jan Hendrik Schön, físico que investigaba en nanoelectrónica en los laboratorios Bell de Murray Hill (Nueva Jersey, EEUU) había falsificado resultados científicos publicados en las principales revistas de referencia (por ejemplo, el supuesto hallazgo de una molécula que funcionaba como transistor y otros que habían convertido al grupo en el que trabajaba en uno de los más serios candidatos al Nóbel). El proceso acabó con la reputación de ese laboratorio, pero sobre todo puso en evidencia que en un campo en el que casi todo está por descubrir, y con tan importantes implicaciones socioeconómicas, conviene vigilar bien los pasos que se dan.
Algunos Enlaces
Sobre el caso Schön
El libro Engines of creation está en la Red
Sobre Nanotecnología en español
Nota:
(*) hemos obviado en el artículo, por restricciones de espacio, el origen de los nanotubos a partir de los estudios con el fullereno o futboleno
2004-11-03
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Nanociencia: El Sueño De Feynman
2004-11-03
Territorios, Ciencia-FuturoEL CORREO
Miércoles 3 de noviembre de 2004
Finísimos tubos de carbono o láminas con sólo unos pocos átomos de espesor que podrán ser usados para sorprendentes aplicaciones tecnológicas: es la ciencia de lo más pequeño.
Un nanómetro es una unidad de distancia realmente pequeña: equivale a la milmillonésima parte del metro, es decir, una millonésima parte de un milímetro. En esa escala la materia es discreta: átomos y moléculas que establecen sus enlaces conformando los diferentes materiales. A finales de los años 50, el físico norteamericano Richard Feynman propuso que en el futuro los ordenadores se aprovecharían de las propiedades de la materia en esa pequeña escala para poder realizar las mismas funciones en un tamaño mucho menor y con una consecuente disminución del consumo de energía. La propuesta, en aquella época, resultaba impracticable: ¿cómo conseguir manipular algo tan pequeño?
Sin embargo, veinte años después, la nanotecnología se convertía en realidad, con la aparición de instrumentos capaces no sólo de ver átomos individuales, sino también de "tocarlos": el primer AFM (Atomic Force Microscope, un algo rimbombante "microscopio de fuerza atómica") fue desarrollado en los laboratorios de investigación de IBM en Zurich en 1986. El reto no era sencillo: la propia luz, cuya longitud de onda es mayor que las escalas que se quieren estudiar, no puede ser usada directamente. Pero, en un sistema que recuerda a la manera en que un disco fonográfico se lee por la aguja del tocadiscos, si disponemos de una "aguja" finísima casi en contacto con la superficie que se desea estudiar, su posición se verá alterada según la forma de esa superficie. Los mínimos desplazamientos, inducidos por la interacción entre las dos superficies se registran mediante la variación producida en un haz de luz láser enfocado a la aguja lectora. El proceso de lectura no es, sin embargo, directo: dependiendo del tipo de superficie que se estudia, las interacciones electromagnéticas son diferentes, de manera que un ordenador procesa las señales y las interpreta, permitiendo obtener una imagen de cómo es la distribución de los átomos.
Aunque es una visión muy simplificada del tipo de herramienta que se usa en nanociencia, nos da una idea de la complejidad esencial del sistema: se manejan átomos individuales cuya posición puede quedar fácilmente alterada en el mismo proceso de observación y medida. Por ello es tan importante poder emplear materiales cuya disposición superficial sea estable, pero que sean manipulables en pequeñas escalas. Uno de los más fructíferos materiales para esto viene de uno de los átomos más comunes: el Carbono. La capacidad de establecer enlaces resistentes entre sus átomos ha posibilitado en el último decenio un gran avance de estas tecnologías de lo más pequeño.
Una de las formas en que puede colocarse el Carbono es estableciendo capas de un solo átomo de espesor en las que los átomos forman una red hexagonal. El grafito de nuestros lápices usa una disposición similar, aunque en la naturaleza aparecen numerosas capas superpuestas. Si se consigue aislar una sola de esas capas (láminas que se denominan "grafeno"), se podría tener un soporte fundamental para las aplicaciones nanotecnológicas. En 1991 se descubrió que es posible conseguir enrollar esas capas de grafeno para formar tubos que tienen unos pocos nanómetros de diámetro (*). Esos nanotubos de Carbono se pueden producir con longitudes de varios micrómetros (es decir, mil veces más largos que su diámetro - recientemente se han llegado a conseguir nanotubos en la escala del centímetro), y se ha comprobado que es posible emplearlos como elementos conductores de electrones, actuando así como minúsculos cables eléctricos. Aunque resultan muy flexibles, los nanotubos son más resistentes que el acero. Por otro lado, son capaces de absorber moléculas individuales y de actuar como semiconductores y así poder realizarse transistores con ellos (como se hizo en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona).
La semana pasada, en la revista Science se presentaban importantes avances en la consecución de capas con sólo unos pocos átomos de espesor de grafito. Diversos grupos de investigación en el Reino Unido, Rusia y EEUU están consiguiendo disponer de láminas amplias de varias capas de grafeno de dimensiones micrométricas. Estas superficies mantienen sus características que las hacen interesantes para microelectrónica, pudiendo crear transistores y otros elementos, con un consumo energético muy bajo. ¿Podrían ser la base de la revolución nanotecnológica?
Eric Drexler escribió en 1986 su obra "Engines of creation" ("Máquinas de creación"), considerada como la Biblia de la nanotecnología. En ella no sólo se planteaban las bases de la nueva ciencia, sino el gran mundo de aplicaciones que podría tener: la posibilidad de máquinas de tamaño molecular, ingenios microelectrónicos miles de veces más pequeños que los actuales o, por ejemplo, sistemas de almacenamiento a escalas pequeñísimas de moléculas que serían liberados de forma específica en el interior de una célula cancerosa. Los visionarios y la ciencia ficción acogieron desde hace dos decenios la nanociencia como una de las grandes revoluciones que tendrían lugar a comienzos de este nuevo siglo. Aunque por el momento sólo se están dando los primeros pasos, y sin duda en estos dos últimos decenios se ha pecado a menudo de un optimismo exagerado (sin duda relacionado con las importantes consecuencias económicas de la revolución nanotecnológica), cada vez más se va comprobando que el sueño de Feynman puede hacerse pronto realidad.
Nanociencia De Grandes Miras...
En el Consejo de ministros de competitividad de la Unión Europea del 27 de septiembre pasado, varios países solicitaron que se estableciera un organismo que permita una mayor coordinación y eficiencia en la investigación europea en nanociencia. Aunque numerosas universidades y también empresas están trabajando en este campo, apenas existen patentes europeas, y se aboga por la creación de "centros de excelencia" que permitan a Europa solucionar el retraso relativo que existe con respecto a EEUU y Japón. Sin duda, las nanotecnologías serán un campo de innovación y desarrollo en los próximos años.
Los avances previstos han hecho de este ámbito científico-tecnológico uno de los más proclives a caer en el exceso y en la especulación económica. Algunas empresas de nanotecnología vienen experimentando subidas en Bolsa muy importantes en los últimos años, y algunos expertos advierten que se podría crear una burbuja similar a la de las puntocom de hace unos años. ¿Demasiadas promesas o simple especulación bursatil?
Hace dos años se comprobó que entre 1998 y 2001, Jan Hendrik Schön, físico que investigaba en nanoelectrónica en los laboratorios Bell de Murray Hill (Nueva Jersey, EEUU) había falsificado resultados científicos publicados en las principales revistas de referencia (por ejemplo, el supuesto hallazgo de una molécula que funcionaba como transistor y otros que habían convertido al grupo en el que trabajaba en uno de los más serios candidatos al Nóbel). El proceso acabó con la reputación de ese laboratorio, pero sobre todo puso en evidencia que en un campo en el que casi todo está por descubrir, y con tan importantes implicaciones socioeconómicas, conviene vigilar bien los pasos que se dan.
Algunos Enlaces
Sobre el caso Schön
El libro Engines of creation está en la Red
Sobre Nanotecnología en español
Nota:
(*) hemos obviado en el artículo, por restricciones de espacio, el origen de los nanotubos a partir de los estudios con el fullereno o futboleno
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Comentarios
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Pez, te superas por momentos. Este es, posiblemente, uno de tus mejores posts en este weblog. :D |
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A mi también me ha parecido muy interesante. Gracias, Pez :) |
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Un gustazo "Ponga un nanotubo en su vida" :) |
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Creo que la mejor web sobre la nanotecnología, para los que no somos científicos pero queremos aprender más, es el enlace que has puesto de Euroresidentes, http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia.htm |
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necesesito encontrar el lobro de drexler maquinas de la creacion en español para leerlo. agradesco su colaboracion. |
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materia viva |
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uh creo que la nanotecnologia puede ser uan cura para la sociedad , y las personas ,, que padecen de cancer , o otra enfermedad ..¡'¡¡ .. es como una alternativa ,,, segun richar feyman |
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consideras que es importante en el desarrollo de la ciencia .. un ana explicacion , detallad a..? |
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cuales , son tus comclusiones sobre la nanotecnologia..¡?¿? porfavor ,, mandar esta,, respuesta ..'¡¡ a este msn ,, urgente m,, es tarea ,¡'¡''
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