10 nanomateriales artificiales con poderes futuristas

Imagina un invento. Es posible que haya imaginado cualquier cosa, desde un avión hasta un iPod o la rueda. Probablemente no pensaste en la próxima frontera de la innovación: la nanotecnología. A medida que avanza el progreso científico, los científicos están inventando cada vez más en un campo que no existía hasta 1975.

El ojo humano solo puede ver objetos tan pequeños como 0.1 milímetros de largo. Esta lista cubre 10 inventos humanos en una escala 100,000 veces más pequeña.

10 metal liquido autocombustible

Una aleación simple de metal líquido formada por galio, iridio y estaño puede controlarse eléctricamente para formar formas complejas o dar vueltas en una placa de Petri. Para decir que es como el robot villano de Terminator 2 No es hiperbólico. Jing Liu, de la Universidad de Tsinghua, uno de los investigadores que trabajaron en el proyecto, que tenía su sede en Beijing, China, dijo: "La máquina blanda parece bastante inteligente y puede deformarse según el espacio en el que viaja, al igual que [ El] Terminator lo hace a partir de la película de ciencia ficción ”. El metal es biomimético, lo que significa que imita las reacciones bioquímicas, aunque no es biológico en sí mismo.

Las corrientes eléctricas pueden guiar el material, pero funciona por su propia energía, impulsada en parte por un desequilibrio de carga que crea un diferencial de presión entre la parte frontal y posterior de cada gota de la aleación. Si bien se especula que este proceso es la clave para convertir el poder químico en poder mecánico, el material molecular no se volverá malvado y robótico todavía. Todo el proceso solo puede ocurrir en una solución de hidróxido de sodio o salmuera.

9 nanopatches

¡Los tripanófobos se regocijan! Tus días de miedo a las agujas podrían haber terminado en un futuro próximo. Los investigadores de la Universidad de York están trabajando en un parche diseñado para administrar todos los medicamentos que necesita sin ninguna de las agujas. Los parches de tamaño normal, una vez unidos al brazo, suministran una dosis específica de medicamentos del tamaño de nanopartículas, lo suficientemente pequeños como para deslizarse a través de un folículo piloso. Las nanopartículas, cada una de menos de 20 nanómetros de largo, se unirán a las células dañinas, las matarán y luego serán eliminadas junto con las células muertas por los procesos naturales del cuerpo.

¿La mejor parte? Una vez perfeccionado, el nanopatch podría usarse para tratar uno de los grupos de enfermedades más graves de la investigación médica: el cáncer. A diferencia de la quimioterapia, las nanopartículas podrán matar células cancerosas individuales, dejando a las sanas solas. El proyecto, titulado "NanJect", fue financiado por el crowdfunding en 2013 por los estudiantes investigadores Atif Syed y Zakareya Hussein y aún está en desarrollo. Esperemos que el nanopatch nunca se combine con la tecnología de robot de metal líquido.

8 revestimiento de filtro de agua

¿Recuerdas el derrame de petróleo de BP 2010? No recordará accidentes similares en el futuro, si los investigadores de Ohio State se salen con la suya. El recubrimiento que están desarrollando es de apenas nanómetros de espesor, pero cuando se aplica a una malla de acero inoxidable de malla fina, extrae el aceite y permite que el agua pase.

El nanocoating fue inspirado por la naturaleza. Las hojas de loto, también conocidas como nenúfares, tienen propiedades que son lo opuesto a la nanocubierta, que repele el agua pero no el aceite. La hoja de loto ha sido durante mucho tiempo una fuente de inspiración científica, ya que condujo a la creación de materiales súper hidrófobos en 2003.

Para el nanocoating, los científicos imitaron la superficie irregular de una hoja de loto, pero la incrustaron con las moléculas de un agente limpiador. El resultado repele el aceite como la hoja de loto repele el agua. El recubrimiento, invisible para el ojo humano, se puede replicar a un costo barato de $ 1 por pie cuadrado.

7 Ambientador Submarino

Nadie piensa en el olor del aire que tienen que respirar las tripulaciones de submarinos, a excepción de los pobres tontos que tienen que hacer precisamente eso. El dióxido de carbono debe eliminarse constantemente, ya que el mismo aire pasa a través de un nuevo conjunto de pulmones submarinos más de 100 veces en un solo viaje. Una sustancia química llamada amina friega el CO₂, pero agrega un hedor desagradable al mismo tiempo.

Ingrese las monocapas autoensambladas en soportes mesoporosos, o SAMMS, para aquellos de ustedes que disfrutan de dar un nombre más humano a una combinación de granos de arena y nanopartículas. El nuevo CO₂ El método de eliminación utiliza este material poroso en lugar de la amina maloliente.

Diferentes tipos de SAMMS se unen con diferentes moléculas, pero todas ellas tienen una inmensa capacidad para absorber su objetivo. Una sola cucharadita contiene suficientes poros para darle casi la misma superficie que un campo de fútbol. Como lo demuestra la aplicación increíblemente específica del material como ambientador submarino, ningún problema es demasiado pequeño para que la ciencia encuentre su solución.

6 Nanoconductor de dirección de electricidad

Los investigadores de la Universidad Northwestern han descubierto cómo crear un conductor de electricidad a escala nanotecnológica. Es una nanopartícula sólida que se puede reconfigurar para dirigir corrientes eléctricas en diferentes direcciones opuestas. El estudio oficial cita “rectificadores, interruptores y diodos actuales” entre los elementos eléctricos que cada nanopartícula puede emular. Cada partícula de 5 nanómetros de ancho está recubierta con un químico cargado positivamente y rodeada de átomos negativos. La carga eléctrica luego reconfigura los átomos negativos alrededor de las nanopartículas.

El potencial es asombroso. Los materiales creados "pueden reorganizarse para satisfacer diferentes necesidades computacionales en diferentes momentos", como lo indica el comunicado de prensa de la Universidad. Usando este nanomaterial, la electrónica futura puede ser reprogramada para dirigir pulsos eléctricos de manera diferente. El hardware podría actualizarse tan fácilmente como el software. El concepto de tecnología “obsoleta” se volvería obsoleto.

El conductor a nanoescala tiene otra aplicación potencial: servir como un puente tridimensional entre diferentes tecnologías.Es el adaptador perfecto, ya que su compatibilidad puede ser programada. Tal vez esto significa que, después de todo, no tendrá que comprar ese nuevo cable para cargar el teléfono.

Cargador de teléfono 5 nano-esponja

Definitivamente no necesitarás un cable telefónico una vez que este invento despegue. Es la nanotecnología que funciona como una esponja para absorber el exceso de energía cinética de un entorno y canalizarlo a su teléfono. El material en cuestión es piezoeléctrico, una palabra elegante para material que genera electricidad cuando está bajo tensión mecánica. Al material se le dan poros de tamaño nanométrico, convirtiéndolo en una esponja flexible. El movimiento adicional permite que el material genere más electricidad, creando energía para un dispositivo simplemente desde el entorno circundante.

El término oficial para esto es un "nanogenerador". (Sí, en este punto simplemente suena como que "nano" está siendo abofeteado frente a todo lo que hay en esta lista. En general, a los investigadores de nanotecnología les encanta hacer eso). En cualquier caso, el material podría eventualmente ser parte de la carcasa integrada de un teléfono celular. La nanotecnología podría encenderse mientras descansa en el tablero de un auto o incluso en el bolsillo de alguien. El concepto también podría ampliarse a entornos industriales más grandes. Eso es lo que esperan los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison.

4 Retina Artificial

El futuro de la vista artificial es tan brillante que necesitarás usar sombras ... o un nanofilm diseñado para imitar tu retina. Nano Retina, con sede en Israel, está desarrollando una interfaz que se conecta directamente a las neuronas de un ojo para transmitir la simulación neuronal al cerebro, reemplazar la retina y ayudar a las personas a ver. Hasta ahora, un experimento con un pollito ha tenido éxito, con la actividad neuronal demostrando que la nanopelícula permite que el polluelo vea la luz que de otra manera no habría tenido. Pero la aspirante a retina tiene un largo camino por recorrer antes de alcanzar su objetivo final de mejorar la vista humana.

Nano Retina no es la única vista artificial en el juego, pero parece ser la más duradera, eficiente y flexible. Eso último es esencial, dado que el producto final estará dentro del ojo de alguien. Invenciones similares han encontrado que esa parte es el aspecto más difícil de la tecnología de ojos artificiales. Al menos, ya que se ha desarrollado a nanoescala, la tecnología evita problemas desagradables como el metal, los cables y la baja resolución.

3 ropas brillantes

Los investigadores de Shanghai están desarrollando fibras que emiten luz, y podrían ser tejidas en prendas de vestir. Finalmente, tendrás algo que ponerte cuando quieras combinar con la decoración de un club nocturno de neón de la década de 1980. Cada fibra comienza a partir de una base de alambre de acero inoxidable, que luego está cubierta por una determinada nanopartícula, una capa de polímero electroluminiscente y un recubrimiento de seguridad de nanotubos transparentes. Las fibras resultantes son ligeras y flexibles y pueden brillar completamente bajo su propia potencia electroquímica. Mejor aún, funcionan con menos energía que las luces LED convencionales.

El inconveniente es que la luz de las fibras solo dura unas pocas horas. Sin embargo, los desarrolladores son optimistas de que su creación de Frankenstein finalmente durará 1.000 veces más, y no hay nada en teoría que los detenga. Incluso una vez que están listos para usar, la ropa que funciona con nanopartículas podría no ser lavable. Los investigadores también esperan que se puedan explorar los beneficios biomédicos. Aún así, los artículos que se lavan con poca frecuencia, como los chalecos de seguridad o las gorras de béisbol, siguen siendo impresionantes cuando brillan por sí mismos.

2 nanoneedles de reparación de órganos

El parche para drogas mencionado anteriormente fue diseñado para reemplazar las agujas, pero ¿y si las agujas fueran de tamaño nanométrico? Entonces, aparentemente, podrían reemplazar la cirugía, o al menos complementarla. Recientes y exitosos ensayos en ratones de laboratorio lograron inyectar ácidos nucleicos, lo que puede estimular a las células de los órganos y los nervios a regenerarse, recuperando habilidades perdidas. Una vez que su misión está completa, las agujas permanecen dentro del cuerpo y se biodegradan en un par de días. No se observaron efectos secundarios dañinos cuando se utilizaron las agujas para formar vasos sanguíneos en los músculos de la espalda de los ratones.

Si se aplican a los humanos, las nanoneedles que liberan los ácidos podrían inyectarse en pacientes durante los trasplantes de órganos, preparando mejor los tejidos alrededor del órgano para sanar e integrar al recién llegado en el cuerpo. Otra aplicación interesante para las dosis podría ser "reprogramar" las células de una víctima de quemaduras para que vuelvan a crecer como funcionales y saludables, en lugar de marcarlas.

1 impresora química 3-D

Esta entrada final no es solo una partícula individual; Es una impresora 3-D capaz de producir miles de impresoras diferentes. El químico Martin Burke de la Universidad de Illinois es como un químico Willy Wonka. Al usar una colección de moléculas de "bloques de construcción", puede crear una gran cantidad de químicos diferentes con una amplia gama de "propiedades naturales extraordinarias", como la ratanhine, que se encuentra solo en una rara flor peruana.

El alcance de la síntesis es lo suficientemente grande como para proporcionar las moléculas necesarias para medicamentos, LED y células solares, e incluye algunos productos químicos que podrían haber tomado previamente un químico entrenado para sintetizar. El prototipo actual es limitado, pero incluso ahora, es capaz de desarrollar nuevos medicamentos. Burke espera poder crear una versión para el consumidor. Esperamos que el futuro incluya una impresora como farmacéutico doméstico.