Microscopio de Fuerza Atómica. Su diseño fue determinante para la evolución de la nanotecnología. Permite"ver" dentro de un átomo.
La nanociencia y la nanotecnología, están cambiando nuestras vidas. Un ejemplo muy cercano es la pil-cam, o píldora cámara. Se trata de una nano-cámara que se ingiere vía bucal. Fabricada con nanomateriales amigables con el organismo, permite realizar diagnósticos muy precisos. Pero no todo es tan 'azul' como parece. Existen fuertes críticas, sobre todo, al secretismo que impera en las investigaciones, a los verdaderos objetivos que persigue y el consiguiente destino los multimillonarios recursos públicos que se invierten y a la posibilidad que generen nuevas sustancias tóxicas y contaminantes.
Sus apologistas, se remiten a sus resultados: tecnologías novedosas y baratas para purificación de aguas; nanobaterías que permiten acumular mayor cantidad de energía en menor espacio y avances en medicina, antes reservados a la imaginación de la ciencia ficción.
Pasen y vean. Esto, es solo el comienzo...
Para asomarse a este post, les sugerimos escuchar "Celebration" de Premiata Founeraria Marconi.
NANOTECNOLOGÍA
Definición
1. f. Tecnología de los materiales y de las estructuras en la que el orden de magnitud se mide en nanómetros, con aplicación a la física, la química y la biología. (Dicc. De la Real Academia Española)
La Nanociencia y la Nanotecnología manipulan la materia en la escala de los átomos y las moléculas, donde el tamaño se mide en millonésimas de un milímetro. En la escala nano-métrica la materia puede exhibir muy diferentes propiedades que a una escala atómica. Propiedades tales como fuerza, conductividad, color y toxicidad pueden cambiar en la escala nano-métrica. De este modo, los investigadores intentan crear materiales novedosos que cuenten con mayor funcionalidad.
Al manipular los átomos, la Tabla de Elementos Químicos (Tabla Periódica de Elementos), pasa a ser, para los científicos, lo que la paleta de colores es para los pintores.
La Nanotecnología —que controla la materia mediante la manipulación de Átomos—, converge con la Biotecnología (Genes), con la Informática (Bits), con la Ciencia Cognitiva y Neurológica (Neuronas).
1. f. Tecnología de los materiales y de las estructuras en la que el orden de magnitud se mide en nanómetros, con aplicación a la física, la química y la biología. (Dicc. De la Real Academia Española)
La Nanociencia y la Nanotecnología manipulan la materia en la escala de los átomos y las moléculas, donde el tamaño se mide en millonésimas de un milímetro. En la escala nano-métrica la materia puede exhibir muy diferentes propiedades que a una escala atómica. Propiedades tales como fuerza, conductividad, color y toxicidad pueden cambiar en la escala nano-métrica. De este modo, los investigadores intentan crear materiales novedosos que cuenten con mayor funcionalidad.
Al manipular los átomos, la Tabla de Elementos Químicos (Tabla Periódica de Elementos), pasa a ser, para los científicos, lo que la paleta de colores es para los pintores.
La Nanotecnología —que controla la materia mediante la manipulación de Átomos—, converge con la Biotecnología (Genes), con la Informática (Bits), con la Ciencia Cognitiva y Neurológica (Neuronas).
¿Podrá la nanotecnología, en asociación con la biogenética, modelar materiales de este tipo?. Foto: olé.com.ar
Átomo
Partícula de materia que define un elemento químico. Consiste de un núcleo rodeado por uno o más electrones. Cada electrón tiene carga negativa; el núcleo tiene carga positiva y contiene partículas conocidas como protones y neutrones.
Auto ensamblaje
Método de integración en el cual los componentes se ensamblan espontáneamente. La fuerza que impulsa este proceso es el diferencial de energía entre el estado inicial y el final.
Se les agita en una solución o estando en fase gaseosa, hasta alcanzar una estructura estable de energía mínima.
Buckyball
Están formados por 60 átomos de carbono dispuestos como los hexágonos y pentágonos de un balón de fútbol. Son precursoras del nano tubo, descubierto en 1991 por Sumio Iijima.
Cámara limpia
Un espacio donde el monto de partículas del aire se halla reducido drásticamente respecton de sus niveles cotidianos, y es monitoreado estrictamente. La temperatura y la humedad de una cámara limpia también se controlan, permitiendo la construcción y el análisis de estructuras y dispositivos nano-métricos, sin interferencia de contaminantes.
Catalizador
Sustancia capaz de ejecutar catálisis, (aceleración de una reacción química) al hacer descender la barrera energética.
Nano-Compuesto
Son una nueva clase de materiales derivados de la incorporación de partículas nano-escalares a los polímeros.
Ensamblador
Dispositivo químico que puede producir una estructura molecular específica.
Manufactura molecular - nanotecnología molecular
Método para crear productos mediante maquinaria molecular, permitiendo un control, molécula por molécula, de productos y sucedáneos por medio de una síntesis posicional química.
Mecánica Cuántica
Sistema de mecánica basado en la teoría cuántica, que explica los fenómenos observables a niveles atómicos (<50>
Partícula de materia que define un elemento químico. Consiste de un núcleo rodeado por uno o más electrones. Cada electrón tiene carga negativa; el núcleo tiene carga positiva y contiene partículas conocidas como protones y neutrones.
Auto ensamblaje
Método de integración en el cual los componentes se ensamblan espontáneamente. La fuerza que impulsa este proceso es el diferencial de energía entre el estado inicial y el final.
Se les agita en una solución o estando en fase gaseosa, hasta alcanzar una estructura estable de energía mínima.
Buckyball
Están formados por 60 átomos de carbono dispuestos como los hexágonos y pentágonos de un balón de fútbol. Son precursoras del nano tubo, descubierto en 1991 por Sumio Iijima.
Cámara limpia
Un espacio donde el monto de partículas del aire se halla reducido drásticamente respecton de sus niveles cotidianos, y es monitoreado estrictamente. La temperatura y la humedad de una cámara limpia también se controlan, permitiendo la construcción y el análisis de estructuras y dispositivos nano-métricos, sin interferencia de contaminantes.
Catalizador
Sustancia capaz de ejecutar catálisis, (aceleración de una reacción química) al hacer descender la barrera energética.
Nano-Compuesto
Son una nueva clase de materiales derivados de la incorporación de partículas nano-escalares a los polímeros.
Ensamblador
Dispositivo químico que puede producir una estructura molecular específica.
Manufactura molecular - nanotecnología molecular
Método para crear productos mediante maquinaria molecular, permitiendo un control, molécula por molécula, de productos y sucedáneos por medio de una síntesis posicional química.
Mecánica Cuántica
Sistema de mecánica basado en la teoría cuántica, que explica los fenómenos observables a niveles atómicos (<50>
Micra o micrómetro
Es la milésima parte de un milímetro, es decir, mil nanómetros.
Microscopio de Barrido por Sondeo (Scanning Probe Microscope)
Término general para referirnos al barrido de una punta con forma de aguja que cruza la superficie de una muestra creando una imagen gráfica de los contornos de la misma.
Microscopio de Barrido en Túnel, MBT (STM por sus siglas en inglés: Scanning Tunneling Microscope)
Microscopio que dispone una punta en forma de aguja por encima de una superficie conductora de electricidad, casi tocándola. La punta y la superficie están conectadas eléctricamente de tal modo que una corriente fluirá si se relacionan, como ocurre cuando se cierra un interruptor. Fluye entonces una corriente detectable cuando tan sólo dos átomos se ponen en tenue contacto, uno en la superficie y otro en la punta de la aguja. Si con delicadeza se maniobra la aguja sobre la superficie, manteniendo constante la diminuta corriente que fluye, el microscopio de barrido en túnel puede mapear los contornos de la superficie con gran precisión. Esto es posible por el llamado efecto túnel que ocurre cuando, al aplicar un ligero voltaje, las reglas de la mecánica cuántica hacen que los electrones salten y fluyan “como en un túnel” atravesando el espacio entre la punta y la muestra.
Microscopio de Fuerza Atómica, MFA (AFM por sus siglas en inglés: Atomic Force Microscope).
Este es un ejemplo del Microscopio de Barrido por Sondeo. Un microscopio de fuerza atómica permite interactuar con la materia en una escala mínima, al nivel de las moléculas. La punta de un MFA está situada al final de un brazo de palanca suspendido, sumamente sensible, y toca la superficie de la muestra que ha de examinarse. La fuerza de contacto es muy pequeña. El MFA registra y mide los minúsculos movimientos ascendentes o descendentes requeridos para mantener una fuerza constante sobre la muestra. La punta “siente” la superficie del modo que un dedo acaricia una mejilla. Debido a que el tacto debe ser delicado, de tal suerte que no se destruya la muestra, se han desarrollado varios diferentes métodos, incluido uno que golpetea gentilmente la muestra a intervalos inimaginablemente breves conforme se mueve por la superficie.
Modelado Cuántico
Simulaciones por computadora que permiten a los investigadores predecir cómo van a desempeñarse los materiales en la nano-escala. Este desempeño está previsto por las leyes de la mecánica cuántica.
Molécula
Unidad mínima de una sustancia que conserva sus propiedades químicas. Puede estar formada por átomos iguales o diferentes.
Nano
Del griego, ‘nanos’ que significa enano. Prefijo que indica la existencia de la escala del nanómetro, la millonésima parte del milímetro.
Nanómetro (nm)
Medida igual a la millonésima parte del milímetro.
Nano-partícula
Materia formada por un elemento individual o un compuesto simple, o mezcla de elementos, menor a los cien nanómetros de diámetro.
Nano-tubo
Molécula cilíndrica que se asemeja al alambre de gallinero enrrollado. Los nano-tubos pueden fabricarse de diversas sustancias, pero la mayor parte de la investigación en nano-tubos se centra en tubos formados por átomos de carbono puro. Los nano-tubos de carbono son cien veces más fuertes que el acero, soportan temperaturas de hasta 6500 grados Fahrenheit y tienen sólo unos cuantos nanómetros de ancho.
Es la milésima parte de un milímetro, es decir, mil nanómetros.
Microscopio de Barrido por Sondeo (Scanning Probe Microscope)
Término general para referirnos al barrido de una punta con forma de aguja que cruza la superficie de una muestra creando una imagen gráfica de los contornos de la misma.
Microscopio de Barrido en Túnel, MBT (STM por sus siglas en inglés: Scanning Tunneling Microscope)
Microscopio que dispone una punta en forma de aguja por encima de una superficie conductora de electricidad, casi tocándola. La punta y la superficie están conectadas eléctricamente de tal modo que una corriente fluirá si se relacionan, como ocurre cuando se cierra un interruptor. Fluye entonces una corriente detectable cuando tan sólo dos átomos se ponen en tenue contacto, uno en la superficie y otro en la punta de la aguja. Si con delicadeza se maniobra la aguja sobre la superficie, manteniendo constante la diminuta corriente que fluye, el microscopio de barrido en túnel puede mapear los contornos de la superficie con gran precisión. Esto es posible por el llamado efecto túnel que ocurre cuando, al aplicar un ligero voltaje, las reglas de la mecánica cuántica hacen que los electrones salten y fluyan “como en un túnel” atravesando el espacio entre la punta y la muestra.
Microscopio de Fuerza Atómica, MFA (AFM por sus siglas en inglés: Atomic Force Microscope).
Este es un ejemplo del Microscopio de Barrido por Sondeo. Un microscopio de fuerza atómica permite interactuar con la materia en una escala mínima, al nivel de las moléculas. La punta de un MFA está situada al final de un brazo de palanca suspendido, sumamente sensible, y toca la superficie de la muestra que ha de examinarse. La fuerza de contacto es muy pequeña. El MFA registra y mide los minúsculos movimientos ascendentes o descendentes requeridos para mantener una fuerza constante sobre la muestra. La punta “siente” la superficie del modo que un dedo acaricia una mejilla. Debido a que el tacto debe ser delicado, de tal suerte que no se destruya la muestra, se han desarrollado varios diferentes métodos, incluido uno que golpetea gentilmente la muestra a intervalos inimaginablemente breves conforme se mueve por la superficie.
Modelado Cuántico
Simulaciones por computadora que permiten a los investigadores predecir cómo van a desempeñarse los materiales en la nano-escala. Este desempeño está previsto por las leyes de la mecánica cuántica.
Molécula
Unidad mínima de una sustancia que conserva sus propiedades químicas. Puede estar formada por átomos iguales o diferentes.
Nano
Del griego, ‘nanos’ que significa enano. Prefijo que indica la existencia de la escala del nanómetro, la millonésima parte del milímetro.
Nanómetro (nm)
Medida igual a la millonésima parte del milímetro.
Nano-partícula
Materia formada por un elemento individual o un compuesto simple, o mezcla de elementos, menor a los cien nanómetros de diámetro.
Nano-tubo
Molécula cilíndrica que se asemeja al alambre de gallinero enrrollado. Los nano-tubos pueden fabricarse de diversas sustancias, pero la mayor parte de la investigación en nano-tubos se centra en tubos formados por átomos de carbono puro. Los nano-tubos de carbono son cien veces más fuertes que el acero, soportan temperaturas de hasta 6500 grados Fahrenheit y tienen sólo unos cuantos nanómetros de ancho.
Polímero
Sustancia, natural o artificial, formada por largas cadenas de moléculas, derivadas de (o añadiendo) muchas moléculas más pequeñas, o de la condensación de muchas moléculas más pequeñas a las que se les elimina agua, alcohol u otras sustancias. El plástico es el polímero artificial más conocido.
Plaga Gris
Se refiere a la obliteración de la vida que podría resultar de una expansión accidental e incontrolable de ensambladores auto replicables, que en multiplicación geométrica y hasta exponencial, no pararan de replicarse ellos solos.
Punto Cuántico
Partícula nano-métrica con propiedades ópticas extraordinarias; puede remodelarse cambiando su tamaño o composición. Los puntos cuánticos absorben la luz, y pueden reemitirla de inmediato con color diferente. Dicha luz puede entonces “sintonizarse” a cualquier longitud de onda deseada simplemente con cambiar el tamaño del punto. Son de mucha utilidad en el etiquetado biológico común en los diagnósticos y en el desarrollo de medicamentos.
Química de dendrímeros
Aplicaciones de macro-moléculas tridimensionales sintéticas. Su capacidad para alojar moléculas más pequeñas, en cavidades internas o en la superficie, que después pueden soltarse en lento equilibrio, hace de los dendrímeros promisorios agentes de administración de medicamentos, y en la administración lenta, común en perfumería y en herbicidas.
Replicador
Sistema capaz de construir copias de sí mismo al proporcionársele la materia prima y la energía necesaria.
Sistemas Micro Electro Mecánicos (SMEMs, o MEMs, por sus siglas en inglés, muy usadas en documentos varios)
Elementos mecánicos integrados a un sustrato común de silicio (Cuidado, en castellano, por una errónea traducción, se ha popularizado el término silicón. Es el elemento silicio, el que se usa para la fabricación de micro componentes). Los SMEMs son una tecnología relativamente nueva que explota la infraestructura micro electrónica existente para crear máquinas complejas del tamaño de una micra (la milésima parte de un milímetro = mil nanómetros. La micra está a la mitad del camino entre el milímetro y el nanómetro). Estas máquinas tienen muchas aplicaciones, incluido su uso como sensores y en la comunicación.
Para ayudar a comprender qué es el tamaño “NANO”
1. Diez átomos de hidrógeno alineados uno junto a otro caben apenas en un nanómetro.
2. Si agrandáramos un átomo de hidrógeno al tamaño de este punto (“.”) y ampliáramos la letra (“a”) junto a él en igual proporción (a la que aumentamos el átomo de H para hacerlo visible igual que el punto), la “a” mediría 80 kilómetros de altura.
3. Una molécula de ADN mide unos 2.5nm de ancho (es 25 veces más grande que un átomo de hidrógeno). El ADN —sustancia transportadora de información que los ingenieros genéticos mezclan y combinan— es un ensamblaje de átomos de hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y carbono.
4. Un glóbulo rojo de la sangre mide unos 5 mil nm de diámetro, es decir, la veinteava parte del grosor de un cabello humano.
Sustancia, natural o artificial, formada por largas cadenas de moléculas, derivadas de (o añadiendo) muchas moléculas más pequeñas, o de la condensación de muchas moléculas más pequeñas a las que se les elimina agua, alcohol u otras sustancias. El plástico es el polímero artificial más conocido.
Plaga Gris
Se refiere a la obliteración de la vida que podría resultar de una expansión accidental e incontrolable de ensambladores auto replicables, que en multiplicación geométrica y hasta exponencial, no pararan de replicarse ellos solos.
Punto Cuántico
Partícula nano-métrica con propiedades ópticas extraordinarias; puede remodelarse cambiando su tamaño o composición. Los puntos cuánticos absorben la luz, y pueden reemitirla de inmediato con color diferente. Dicha luz puede entonces “sintonizarse” a cualquier longitud de onda deseada simplemente con cambiar el tamaño del punto. Son de mucha utilidad en el etiquetado biológico común en los diagnósticos y en el desarrollo de medicamentos.
Química de dendrímeros
Aplicaciones de macro-moléculas tridimensionales sintéticas. Su capacidad para alojar moléculas más pequeñas, en cavidades internas o en la superficie, que después pueden soltarse en lento equilibrio, hace de los dendrímeros promisorios agentes de administración de medicamentos, y en la administración lenta, común en perfumería y en herbicidas.
Replicador
Sistema capaz de construir copias de sí mismo al proporcionársele la materia prima y la energía necesaria.
Sistemas Micro Electro Mecánicos (SMEMs, o MEMs, por sus siglas en inglés, muy usadas en documentos varios)
Elementos mecánicos integrados a un sustrato común de silicio (Cuidado, en castellano, por una errónea traducción, se ha popularizado el término silicón. Es el elemento silicio, el que se usa para la fabricación de micro componentes). Los SMEMs son una tecnología relativamente nueva que explota la infraestructura micro electrónica existente para crear máquinas complejas del tamaño de una micra (la milésima parte de un milímetro = mil nanómetros. La micra está a la mitad del camino entre el milímetro y el nanómetro). Estas máquinas tienen muchas aplicaciones, incluido su uso como sensores y en la comunicación.
Para ayudar a comprender qué es el tamaño “NANO”
1. Diez átomos de hidrógeno alineados uno junto a otro caben apenas en un nanómetro.
2. Si agrandáramos un átomo de hidrógeno al tamaño de este punto (“.”) y ampliáramos la letra (“a”) junto a él en igual proporción (a la que aumentamos el átomo de H para hacerlo visible igual que el punto), la “a” mediría 80 kilómetros de altura.
3. Una molécula de ADN mide unos 2.5nm de ancho (es 25 veces más grande que un átomo de hidrógeno). El ADN —sustancia transportadora de información que los ingenieros genéticos mezclan y combinan— es un ensamblaje de átomos de hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y carbono.
4. Un glóbulo rojo de la sangre mide unos 5 mil nm de diámetro, es decir, la veinteava parte del grosor de un cabello humano.
“Ya tuvimos la edad de piedra, la edad de bronce, la edad de plástico... El futuro nos depara la edad de la materia diseñada.”
Shuguang Zhang, Director asociado del Centro de Ingeniería Bio-médica del Massachussetts Institute of Technology (MIT)
Fuente: ETC Group, Centro de Nanociencia de la Universidad de Tel Aviv.
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