Breve historia de la nanotecnología

Cada época suele tener unas cuantas áreas de conocimiento que suenan poco más que otras y que llegan a adquirir atención incluso por medios de comunicación, la nanotecnología ha pasado ya algunas veces por boca de muchas personas, y aunque es un termino que suena avanzado y hasta futurista quizá, no hay nada más alejado de la realidad, de hecho, desde hace siglos atrás se ha hecho nanotecnología, si cabe decirlo “por accidente”, no obstante es una rama que ya formalmente es relativamente joven y ha brindado grandes aportes a la humanidad y esta, es un poco de su historia.

Antes que nada, un poco de contexto, se puede definir como nanotecnología al conjunto de métodos y técnicas empleadas para producir y manipular estructuras cuyas dimensiones o al menos una de ellas, es inferior a los 100 nanómetros (Si leyeron ¿Qué onda con la luz?, ya saben más o menos cuánto es, si no, los invito a leer esa entrada) y con ello se logra modificar sus propiedades macroscópicas o en “bulk” (o sea, como solemos experimentarlos).

Respecto a la antigüedad, hay dos casos que considero mis favoritos y a continuación se los comparto: Si han ido o tienen la oportunidad de ir a los estados del sureste de la republica mexicana, no se pueden perder los asombrosos murales y esculturas de la cultura maya, y al admirarlos notarán un azul intenso, que parecería recién pintado, pero no, es el “azul maya”, uno de los pigmentos más antiguos conocidos por el hombre que se remonta al siglo XVIII y fue fabricado por los mayas, la receta se perdió, pero investigaciones han comprobado que por la forma en que se procesaron los ingredientes (tinta azul de una planta llamada indigofera tinctoria y algunas arcillas), se formó una malla con orificios nanométricos donde se quedó atrapado el pigmento y quedó protegido de la humedad, los rayos del sol, etc. para seguir conservado cientos de años después. El otro ejemplo, son las famosas espadas de Damasco usadas en las cruzadas por ahí del siglo XII, estas espadas de acero eran forjadas en la ciudad de Damasco y adquirieron propiedades superiores a cualquier espada de la época y un filo prácticamente eterno, esto gracias a que se usaban productos orgánicos para procesarlas y el carbono de estos, se mezclaba con el hierro, formando unas peculiares estructuras de carbono que se conocen como nanotubos, los cuales eran responsables de la superioridad de estas espadas contra cualquier otra.

Ya en la era moderna, nos remontamos a mediados del siglo pasado, la mecánica cuántica (crucial para los fines de la nanotecnología) ha logrado revolucionar el mundo de la física y abre la puerta a grandes posibilidades. En 1940 John Von Neumann propone el concepto de una maquina capaz de auto replicarse para adquirir un tamaño cada vez mayor y sin un límite definido a partir de lo que hay en su entorno; en 1965 Richard Feynman imparte una de sus famosas pláticas titulada “There´s plenty of room at the bottom” (Hay mucho espacio al fondo) donde habla sobre la posibilidad de trabajar a pequeña escala, a nivel atómico. En 1974 Norio Taniguchi, de la Universidad de Ciencias de Tokyo, acuña el termino nanotecnología para referirse a los procesos para los dispositivos basados en semiconductores (ya les contaré de esos materiales) y en 1986 es retomado por Erik Drexler, un ingeniero estadounidense que en un libro de su autoría extiende el potencial de la nanotecnología para su trabajo con moléculas.

En 1981, científicos de IBM, Heinrich Rohrer y Richard Binning desarrollan el microscopio de efecto túnel, que permite ver, observar y eventualmente hasta manipular átomos, logro que les daría el premio Nobel de física en 1986; en 1985 un grupo de investigadores liderados por Harold Kroto, publican el descubrimiento de una estructura única compuesta de 60 carbonos a la que denominaron Buckminsterfullerene, aunque ahora los conocemos como fullerenos, este hito les valió un nobel en 1996, a partir de estos tres eventos, la investigación de materiales y moléculas a nivel nano no ha parado y en la actualidad sigue siendo crucial para nuestro desarrollo, su aplicación se ha extendido a prácticamente todas las ciencias exactas, como el uso de nanopartículas de plata para fines antisépticos en medicina, o su implicación en la evolución de los procesadores de las computadoras.

Fullereno

Existen 4 estructuras básicas que pueden observarse en nanotecnología: las 0D, que son tan pequeñas que parecen puntos (y propiamente dicho son -las- nanopartículas); las 1D conocidas como nanocables (su longitud excede los 100 nm pero su grosor no); las 2D, superficies de dimensiones superiores a 100 nm pero de un espesor menor y las 3D que son estructuras complejas con dimensiones menores a 100 nm pero formas peculiares.

Los métodos para producir materiales nano se pueden dividir en 2: top-down y bottom-up. El primero consiste en degradar un material en “bulk” por medios mecánicos (osease a golpes) u ópticos (láser y luz de alta energía capaz de desprender átomos individuales o pequeños grupos) y el segundo suele utilizar típicamente métodos químicos para hacer reaccionar sustancias en las que los átomos se separan y se ensamblan con otros para formar nuevas estructuras, algo así como la idea de Von Neumann.

Las revoluciones siempre causan gran impacto, pero no todas requieren de objetos inconmensurables, muchas pueden provenir de objetos tan pequeños que no se ven a simple vista, porque en la ciencia como en la vida, nadie es muy pequeño para causar un gran impacto.

Si disfrutaste esta lectura, adéntrate más al tema, hay mucho por aprender y sigue habiendo mucho espacio en el fondo para nuevo conocimiento e ideas frescas.

Si nunca han visto un átomo, les comparto un link de una película hecha con átomos por IBM:

https://www.youtube.com/watch?v=oSCX78-8-q0