Tendencias de la nanotecnolgia: materiales y sus caracteristicas

El concepto de Nanotecnología engloba aquellos campos de la ciencia y la técnica en los que se estudian, se obtienen y/o manipulan de manera controlada materiales, sustancias y dispositivos de muy reducidas dimensiones, en general inferiores a la micra, es decir, a escala nanométrica. A este respecto, existe un gran interés por parte de una completa variedad de ramas del conocimiento científico técnico por la importancia de estas sustancias y materiales nanométricos de cara a sus aplicaciones a la sociedad. Ello no sólo está motivado por el hecho de que se consiguen nuevas e importantes propiedades al disminuir la geometría en muchos materiales.
Así, el ámbito de la Nanotecnología incluye, además de las áreas del saber relacionadas con su origen, tanto de la Física, la Química, la Ingeniería o la Robótica, otros campos en su comienzo más alejados, pero para los que ya hoy en día tiene una gran importancia, como son la Biología, la Medicina o el Medio Ambiente. De esta manera, algunos ejemplos de aplicaciones de las distintas ramas de la nanotecnología son: sistemas de magneto resistencia gigante para almacenamiento magnético de la información, dispositivos nanoelectrónicos, recubrimientos para mejora de técnicas de imagen, catalizadores nanoestructurados, biosensores y biodetectores, nanosistemas para administración de fármacos, cementos, pinturas especiales, cosméticos y sistemas para purificación y desalinización de agua.


La investigación se centrará en: labchips, interfaces con entidades biológicas, nanopartículas modificadas en superficie, administración avanzada de medicamentos y otras áreas de la integración de los nanosistemas o la nanoelectrónica con entidades biológicas (como la entrega orientada de entidades activas biológicamente); procesamiento, manipulación y detección de moléculas o complejos biológicos, detección electrónica de entidades biológicas, microfluidos, activación y control del crecimiento de células en sustratos.
Los materiales nuevos de alto contenido en conocimientos, capaces de aportar nuevas funcionalidades y un rendimiento superior, resultarán esenciales a la hora de impulsar la innovación en tecnologías, dispositivos y sistemas, favoreciendo el desarrollo sostenible y la competitividad en sectores tales como el transporte, la energía, la medicina, la electrónica, la fotónica y la construcción. Para consolidar la fortaleza de las posiciones europeas en los mercados de las tecnologías emergentes, que se espera crezcan en uno o dos órdenes de magnitud durante la próxima década, es necesario movilizar a los distintos protagonistas a través de asociaciones de IDT de vanguardia, incluida la investigación de alto riesgo, y a través de la integración de la investigación sobre materiales y las aplicaciones industriales.
Tecnologías asociadas a la producción, transformación y procesamiento de materiales multifuncionales basados en el conocimiento y de biomateriales: El objetivo es el desarrollo y la producción sostenible de nuevos materiales "inteligentes" con funcionalidades especiales y que permitan la construcción de macroestructuras. Estos nuevos materiales al servicio de aplicaciones multisectoriales deben poseer características que puedan explotarse en circunstancias predeterminadas, así como propiedades internas mejoradas o características de barrera y superficie para obtener un rendimiento superior.
Los nanomateriales son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que una décima de micrómetro en al menos una dimensión. A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el tamaño mínimo o máximo de un nanomaterial, algunos autores restringen su tamaño de 1 a 100 ni, una definición lógica situaría la nanoescala entre la microescala (1 micrómetro) y la escala atómica/molecular (alrededor de 0.2 nanómetros).
La nanotecnología puede ser pensada como extensiones de las disciplinas tradicionales hacia la consideración explícita de estas propiedades. Además, las disciplinas tradicionales pueden ser re-interpretarse como aplicaciones específicas de la nanotecnología. Esta dinámica de reciprocidad de ideas y conceptos contribuye a la comprensión moderna del campo. En términos generales, la nanotecnología es la síntesis y aplicación de las ideas de la ciencia y la ingeniería hacia la comprensión y producción de nuevos materiales y dispositivos. Estos productos suelen hacer uso copioso de las propiedades físicas asociadas a pequeña escala.
Materiales reducidos a nanoescala pueden repentinamente mostrar propiedades muy diferentes en comparación con las que presentan en una exposición a macroescala, lo que permite aplicaciones únicas. Por ejemplo, sustancias opacas llegan a ser transparente (cobre); materiales inertes se conviertan en catalizadores (platino); estable su vez, los materiales combustibles (aluminio), sólidos se convierten en líquidos a temperatura ambiente (oro); aislantes se convierten en conductores (silicio). Materiales como el oro, que es químicamente inerte a las escalas normales, puede servir como un potente químico catalizador en nanoescalas. Gran parte de la fascinación con la nanotecnología se deriva de estos singulares cuánticos y los fenómenos de superficie que en cuestión exhibe la nanoescala.
El constante avance en la investigación sobre nuevas aleaciones y componentes obedece a varias razones. Por un lado, crece la preocupación social de la ciencia por el medio ambiente y el desarrollo sostenible, que se plasma en la búsqueda de nuevas tecnologías para la generación de energía, dispositivos energéticamente más eficientes y materiales reciclables y menos tóxicos.
Paralelamente también se buscan nuevas aplicaciones en el campo de la salud, como el desarrollo de huesos y tejidos artificiales biocompatibles, o sistemas de liberación de fármacos más eficientes y seguros.
También el avance vertiginoso de las tecnologías de la información y la comunicación impulsa el desarrollo de nuevos materiales magnéticos, ópticos y electrónicos, además de la búsqueda orientada a los bienes de consumo, y los sistemas de transporte.
A medida, inteligentes y biomimeticos.
Estos nuevos materiales se desarrollaran a partir de los materiales ordinarios, que la ingeniería agrupa en tres tipos principales:
Metálicos, que son sustancias inorgánicas compuestas de uno o más elementos metálicos que también pueden contener elementos no metálicos, como el hierro, el cobre, el aluminio, el níquel, el titanio y el carbono dentro del último grupo.
Poliméricos, como el caucho, los plásticos y adhesivos, que se producen creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas obtenidas del petróleo o productos agrícolas.
Cerámicos, como los ladrillos, el vidrio, la loza, los aislantes y los abrasivos, que tienen escasa conductividad eléctrica y térmica.
Estos nuevos materiales presentan tres características:
La nanotecnología, define la las técnicas que se aplican a nivel de la nanoescala, medidas extremadamente pequeñas que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. Permite fabricar materiales y   maquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas, que hace que la materia, manipulada a esa escala minúscula, demuestre fenómenos y propiedades totalmente nuevos. Así, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales novedosos y poco costosos, con propiedades únicas, tales como nanotubos de carbón, pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano, materiales más fuertes que el acero pero mucho más livianos o componentes informáticos mucho más rápidos.
Los materiales inteligentes, por su parte, revolucionaran nuestra forma de concebirlos porque estos están diseñados para responder a estímulos externos, extender su vida útil, ahorrar energía o simplemente ajustarse para ser más confortables al ser humano. Otra de sus características, auto-reparables, e incluso si es necesario auto-destruibles, reduciéndose con ellos los residuos y aumentando su eficiencia.
Los materiales Biomimeticos buscan replicar o mimetizar los procesos y materiales biológicos, tanto orgánicos como inorgánicos. Conocer mejor los procesos utilizados por los organismos vivos para sintetizar minerales y materiales compuestos puede servir, por ejemplo, para desarrollar materiales ultra-duros y, a la vez, ultraligeros.
Otra tendencia es la investigación destinada a sustituir el silicio, presente en los chips de todas las computadoras, que aun resulta caro y delicado. Una de estas alternativas es el desarrollo de semiconductores poliméricos, y no se trataría de sustituir al silicio en las computadoras sino de inaugurar nuevas aplicaciones basadas en circuitos y dispositivos electrónicos hechos de material plástico, barato, flexible y resistente. Desde hace aproximadamente veinte años se conocen las peculiares propiedades de toda una familia de polímeros orgánicos capaces de conducir la corriente eléctrica en determinadas condiciones e impedir su paso en otras, tal como lo hace el silicio. Estos primeros materiales orgánicos encontraron diversas aplicaciones como materiales funcionales, pero en el duro terreno de los semiconductores industriales no eran muy eficientes comparados con el silicio. Sin embargo, se han logrado desarrollar otros materiales inorgánicos e incluso híbridos orgánico-inorgánicos que se van acercando en eficacia a este.