Gerardo Castang Montiel
Ingeniero Electrónico, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. gerardocastang@gmail.com
Fredy Alberto Cuéllar Torres
Ingeniería Electrónica, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. fredy-586@hotmail.com
Edwar Jovani Melo Gutiérrez
Ingeniería Electrónica, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. ing.giovannymelo@hotmail.com
Erik Alexey Villareal pardo
Ingeniería Electrónica, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. alexey.investigacion@gmail.com
Introducción
Las propiedades de los nanomateriales cambian drásticamente a nivel nanoescalar. Feynman, ganador del premio Nobel de física (1965) por su contribución a la electrodinámica cuántica; fue un talentoso y extrovertido profesor y conferencista de ciencias. Su agudeza mental lo llevo a tener intereses amplios y variados, como se puede apreciar en su libro auto bibliográfico "(Quizá bromee usted Sr. Feynman) " y más aún, en su visionaria y casi profética conferencia, titulada “There’s plenty of room at the bottom (En el fondo hay espacio de sobra) ”.Con la que fue nominado padre de la nanotecnología, debido a su acertada especulación sobre las posibilidades y potencialidades de los materiales nanométricos.
En esta conferencia el expuso un nuevo campo de la ciencia tomando como ejemplo escribir 24 volúmenes de la enciclopedia británica, en la cabeza de un alfiler, de esta manera enfoco la conferencia explicando cómo realizar los relieves de las letras en el metal del alfiler, simplemente con un tubo de rayos catódicos de un televisor y los lentes invertidos de un microscopio convencional, induciendo a la capacidad de copiar directamente en plástico los 24 millones de libros, propios de una biblioteca nacional en el espacio que ocupan 35 páginas de un libro común, lo que motiva al uso de éste campo para facilitar el transporte de información y la capacidad de hacer copia en los exámenes.
La palabra nanotecnología es usada ampliamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala, que oscila entre 1 y 100 nanómetros. Por debajo de este nivel se encuentra la escala atómica, próxima a 0.1 nanómetros (〖10〗^(-10) m), seguida por la escala nuclear, cercana al femtómetro (〖10〗^(-15) m). Esto es una medida extremadamente pequeña (nano) que permite trabajar y manipular las estructuras moleculares y atómicas. En general se tiene la posibilidad de desarrollar artefactos utilizando éstas pequeñas moléculas que permitirán lograr avances en diferentes campos como lo es: medicina, producción agrícola, informática y aplicaciones ambientales entre otros.
Aplicaciones
La ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados, y de los que se deducen principios y leyes generales, de igual forma, la tecnología es el conjunto de conocimientos técnicos, ordenados científicamente, que permiten construir objetos y maquinas para adaptar el medio, y satisfacer las necesidades de las personas. Por lo tanto, la nanociencia se encarga de la comprensión de los fenómenos que ocurren a escalas nanometricas, y la nanotecnología tiene por propósito la manipulación y el control de los mismos.
Hoy en día, las diez aplicaciones más prometedoras según la Universidad de Toronto-Canadá son: almacenamiento, producción y conversión de energía, producción agrícola, tratamiento y remedacion de aguas, diagnostico y prevención de enfermedades, sistemas de administración de fármacos, procesamiento de alimentos, remedacion de la contaminación atmosférica, construcción, monitorización de la salud, detección y control de plagas e informática.
El desarrollo de la nanotecnología ha inducido al estudio teórico y experimental de nuevos desarrollos impulsando aplicaciones innovadoras, particularmente, los nanofiltros. Cada día miles de personas en el mundo mueren por enfermedades causadas por agua contaminada. La filtración del agua puede reducir notoriamente el riesgo de estas enfermedades. La Universidad North-West de Sudáfrica ha construido una planta de tratamiento de aguas que incorpora membranas de ultrafiltración para purificar aguas subterráneas salobres en una aldea rural. La planta elimina cloruros, nitratos, fosfatos y sulfatos, entre otros contaminantes y genera agua potable destinada al uso doméstico y comunitario.
La Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), espera desarrollar un sistema de biodigestión por nanofiltros para depurar el suministro de riego y en un futuro, obtener agua potable apta para el consumo. En la actualidad, ya se utilizan biodigestores sin nanofiltros, para tratar aguas residuales, tanto en zonas urbanas como rurales.
Hoy en día, la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad. Algunas de las ramas que se encargan de esto son: la microbiología, inmunología, fisiología. Con todos estos avances han surgido nuevas ciencias como la ingeniería genética, que hoy en día es debatida, debido a las implicaciones que pueden tener como son la clonación o la mejora de especies.
Los avances en nanoantenas surgieron en el instante en que se observo un cambio en la frecuencia, generado por sólidos regulares de plata, en diferentes tamaños, sobre un nanohilo de oro, abriendo así, el campo de estudio de las antenas a esta escala, que genero los avances en células solares, permitiendo captar la energía de la gama infrarroja con tanta capacidad logrando absorber energía aun cuando es de noche.
Otros avances en esta rama son las antenas de frecuencia y las ópticas, las primeras son capaces de generar frecuencias altas y las otras capaces de generar una frecuencia en un rango de 5∙〖10〗^5 GHz.
Las nanoantenas ópticas pueden generar una difracción capaz de atrapar una bacteria sin dañarla, considerando un avance extraordinario con enfoque a la medicina y a una anhelada solución ambiental.
Aportes científicos en el mundo
La siguiente figura ilustra datos generados por la INSPEC (THE DATABASE FOR PHYSICS, ELECTRONICS AND COMPUTING) para el periodo 2003-2004 la cual proporciona una muestra del trabajo de I+D en nanotecnología que se ha estado desarrollando a nivel mundial.
Ingeniero Electrónico, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. gerardocastang@gmail.com
Fredy Alberto Cuéllar Torres
Ingeniería Electrónica, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. fredy-586@hotmail.com
Edwar Jovani Melo Gutiérrez
Ingeniería Electrónica, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. ing.giovannymelo@hotmail.com
Erik Alexey Villareal pardo
Ingeniería Electrónica, Universidad Autónoma de Colombia, Semillero de investigación en nanotecnología. alexey.investigacion@gmail.com
Introducción
Las propiedades de los nanomateriales cambian drásticamente a nivel nanoescalar. Feynman, ganador del premio Nobel de física (1965) por su contribución a la electrodinámica cuántica; fue un talentoso y extrovertido profesor y conferencista de ciencias. Su agudeza mental lo llevo a tener intereses amplios y variados, como se puede apreciar en su libro auto bibliográfico "(Quizá bromee usted Sr. Feynman) " y más aún, en su visionaria y casi profética conferencia, titulada “There’s plenty of room at the bottom (En el fondo hay espacio de sobra) ”.Con la que fue nominado padre de la nanotecnología, debido a su acertada especulación sobre las posibilidades y potencialidades de los materiales nanométricos.
En esta conferencia el expuso un nuevo campo de la ciencia tomando como ejemplo escribir 24 volúmenes de la enciclopedia británica, en la cabeza de un alfiler, de esta manera enfoco la conferencia explicando cómo realizar los relieves de las letras en el metal del alfiler, simplemente con un tubo de rayos catódicos de un televisor y los lentes invertidos de un microscopio convencional, induciendo a la capacidad de copiar directamente en plástico los 24 millones de libros, propios de una biblioteca nacional en el espacio que ocupan 35 páginas de un libro común, lo que motiva al uso de éste campo para facilitar el transporte de información y la capacidad de hacer copia en los exámenes.
La palabra nanotecnología es usada ampliamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala, que oscila entre 1 y 100 nanómetros. Por debajo de este nivel se encuentra la escala atómica, próxima a 0.1 nanómetros (〖10〗^(-10) m), seguida por la escala nuclear, cercana al femtómetro (〖10〗^(-15) m). Esto es una medida extremadamente pequeña (nano) que permite trabajar y manipular las estructuras moleculares y atómicas. En general se tiene la posibilidad de desarrollar artefactos utilizando éstas pequeñas moléculas que permitirán lograr avances en diferentes campos como lo es: medicina, producción agrícola, informática y aplicaciones ambientales entre otros.
Aplicaciones
La ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados, y de los que se deducen principios y leyes generales, de igual forma, la tecnología es el conjunto de conocimientos técnicos, ordenados científicamente, que permiten construir objetos y maquinas para adaptar el medio, y satisfacer las necesidades de las personas. Por lo tanto, la nanociencia se encarga de la comprensión de los fenómenos que ocurren a escalas nanometricas, y la nanotecnología tiene por propósito la manipulación y el control de los mismos.
Hoy en día, las diez aplicaciones más prometedoras según la Universidad de Toronto-Canadá son: almacenamiento, producción y conversión de energía, producción agrícola, tratamiento y remedacion de aguas, diagnostico y prevención de enfermedades, sistemas de administración de fármacos, procesamiento de alimentos, remedacion de la contaminación atmosférica, construcción, monitorización de la salud, detección y control de plagas e informática.
El desarrollo de la nanotecnología ha inducido al estudio teórico y experimental de nuevos desarrollos impulsando aplicaciones innovadoras, particularmente, los nanofiltros. Cada día miles de personas en el mundo mueren por enfermedades causadas por agua contaminada. La filtración del agua puede reducir notoriamente el riesgo de estas enfermedades. La Universidad North-West de Sudáfrica ha construido una planta de tratamiento de aguas que incorpora membranas de ultrafiltración para purificar aguas subterráneas salobres en una aldea rural. La planta elimina cloruros, nitratos, fosfatos y sulfatos, entre otros contaminantes y genera agua potable destinada al uso doméstico y comunitario.
La Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), espera desarrollar un sistema de biodigestión por nanofiltros para depurar el suministro de riego y en un futuro, obtener agua potable apta para el consumo. En la actualidad, ya se utilizan biodigestores sin nanofiltros, para tratar aguas residuales, tanto en zonas urbanas como rurales.
Hoy en día, la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad. Algunas de las ramas que se encargan de esto son: la microbiología, inmunología, fisiología. Con todos estos avances han surgido nuevas ciencias como la ingeniería genética, que hoy en día es debatida, debido a las implicaciones que pueden tener como son la clonación o la mejora de especies.
Los avances en nanoantenas surgieron en el instante en que se observo un cambio en la frecuencia, generado por sólidos regulares de plata, en diferentes tamaños, sobre un nanohilo de oro, abriendo así, el campo de estudio de las antenas a esta escala, que genero los avances en células solares, permitiendo captar la energía de la gama infrarroja con tanta capacidad logrando absorber energía aun cuando es de noche.
Otros avances en esta rama son las antenas de frecuencia y las ópticas, las primeras son capaces de generar frecuencias altas y las otras capaces de generar una frecuencia en un rango de 5∙〖10〗^5 GHz.
Las nanoantenas ópticas pueden generar una difracción capaz de atrapar una bacteria sin dañarla, considerando un avance extraordinario con enfoque a la medicina y a una anhelada solución ambiental.
Aportes científicos en el mundo
La siguiente figura ilustra datos generados por la INSPEC (THE DATABASE FOR PHYSICS, ELECTRONICS AND COMPUTING) para el periodo 2003-2004 la cual proporciona una muestra del trabajo de I+D en nanotecnología que se ha estado desarrollando a nivel mundial.
Figura 1: Distribución por países de las publicaciones y actas de congresos sobre nanotecnología, encontradas en INSPEC para el período 2003-2004.
En la figura 1 se observan los países que publican artículos científicos de nanotecnología en el mundo y se observa que los primeros lugares los ocupan, Estados Unidos, China, Japón y Alemania. Éste fenómeno se podría deducir debido a que estos países son potencias mundiales y aportan inversiones a la investigación, al ver este suceso otros países se han involucrado con la nanotecnología y han empezado a publicar diferentes artículos.
La China, se ha enfocado en algunas áreas tales como los nanotubos de carbono. La India, opta en especializarse en diferentes ramas de la nanotecnología ya que ha contado con científicos y han adquirido conocimiento para trabajar con esta tecnología.
La realización de avances científicos en la Unión Europa es similar a la producción de EE.UU, (29% frente a 26,83 %). Este dato refleja el impulso que la nanotecnología está recibiendo en Europa, especialmente en países como Alemania, Gran Bretaña, Francia, Italia e Irlanda. Además, la Unión Europea, está realizando un gran esfuerzo con el objetivo de convertirse en la primera potencia mundial basada en el conocimiento, en un plazo de diez años, lo que la ha llevado a impulsar desde sus inicios, la nanotecnología (Estrategia de Lisboa).
Figura 2. Distribución en los países de la Unión Europea del porcentaje de publicaciones científicas sobre nanotecnología. (INSPEC 2003-2004).
La figura 2 muestra la distribución de las publicaciones científicas sobre nanotecnología en los países de la Unión Europea. Alemania produce más de un cuarto de las publicaciones en nanotecnología de la Unión; Diez países miembros acaparan casi el 90%, mientras que el 10% restante se reparte entre los otros 15 socios.
Nanotecnología en Colombia
Pese a que no existe una política nacional que fomente el desarrollo de la nanotecnología, el país viene incursionando en este avance de la ciencia, con la creación de 20 grupos y dos centros de investigación, un Consejo Nacional, una Red de Cooperación Científica y una empresa de apoyo para estos desarrollos.
En América Latina, la producción científica en este campo es liderada por Brasil y México. Los expertos han detectado ciertos avances en Puerto Rico, Argentina y recientemente un interés en Colombia, Chile, Cuba, Perú y Venezuela. En medio de estas posibilidades para la industria y del contexto internacional “los países en vías de desarrollo como Colombia, pese la complejidad que representa incursionar en la nanotecnología, pueden aprovechar distintas oportunidades para ingresar a investigar y competir en éste estadio de desarrollo tecnológico”, según el Programa Nacional de Electrónica, Telecomunicaciones e Informática de Colciencias. La real situación en la cual se encuentra la nanotecnología en Colombia se conoce gracias al Programa Nacional de Prospectiva Tecnológica e Industrial, un estudio que realizó Colciencias, entre 2003 y 2007.
El Científico Édgar González, Director del centro de ciencia y tecnología Nanoescalar (nanoCiTec) ha hecho grandes avances sobre nanotecnología, de los cuales ha publicado varios libros donde se explican sus avances e incentiva la investigación en nanotecnología. La Universidad Nacional de Colombia, la Universidad Francisco José de Caldas y la Universidad Javeriana son aquellas que tienen grupos de investigación de nanotecnología. Actualmente, en la Universidad Autónoma de Colombia se viene desarrollando un semillero de investigación en nanotecnología, orientado a brindar soluciones a nivel ambiental.
Entidades académicas internacionales e impacto
El Consejo de Nanotecnología IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers), es un grupo multidisciplinario cuyo objetivo es promover y coordinar el trabajo en el campo de la nanotecnología aplicada en áreas científicas y educativas. Apoya la teoría, el diseño y desarrollo y de aplicaciones utilizando la nanotecnología. Un equipo de investigadores de las universidades de Columbia Británica y California analiza una serie de encuestas realizadas para explorar la percepción pública de los riesgos y beneficios inherentes a la utilización de los nanomateriales. Su estudio llegó a la conclusión de que casi la mitad de los encuestados no están familiarizados con la nanotecnología, a pesar de su presencia cada vez mayor en nuestro entorno.
Esta es la primera vez que los investigadores han tratado de anticipar la respuesta del público y es razonable suponer que las teorías anteriores de por qué la gente se opone a algunas de las tecnologías será útil para anticipar su respuesta frente a la nanotecnología.
Conclusiones
Los desarrollos que se realizan en este campo afectan radicalmente muchos sectores económicos. Avances en química, materiales especiales, seguridad, tecnologías de la información, comunicación, producción transporte de energía, construcción, medicina y medio ambiente son algunos segmentos que se pueden beneficiar de las implementaciones que se realizan a través de la nanotecnología.
Se pretende impulsar el estudio de la nanotecnología al interior de nuestra facultad, para vincularnos con organizaciones académicas nacionales o internacionales que se encuentran abarcando la temática, y de esta forma disminuir el rezago tecnológico. Como semillero de investigación de nanotecnología se busca crear soluciones a los diferentes problemas ambientales, como la contaminación del agua, por medio de nanofiltros.
Referencias
Página nanotecnología, Euroresidentes, nanotecnología concepto. Recuperado el 13 de febrero de 2010, de http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm
Revista nanociencia y tecnología Nanotecnología en España numero 34 Recuperado el 13 de febrero de 2010, de http://www.madrimasd.org/revista/revista34/tribuna/tribuna4.asp
Información general para el sector de telecomunicaciones, Colombia naciente por Interés a la nanotecnología. Recuperado el 13 de febrero de 2010, de http://www.topcomm.biz/ShowContent.asp?ContentId=61973&ChannelId=1
Artículo de revista científica en Internet
Materials today, How much risk do people think there is in nanotechnology? .16 October 2009.
http://www.materialstoday.com/view/4601/how-much-risk-do-people-think-there-is-in-nanotechnology/
Libros
Charles Poole & Frank Owens. Introduction to Nanotechnology. NewYersey, EE.UU.: editorial Revertè, S.A.
Libros
Charles Poole & Frank Owens. Introduction to Nanotechnology. NewYersey, EE.UU.: editorial Revertè, S.A.
