10 usos no convencionales de la nanotecnología

Es difícil imaginar el futuro sin la presencia de nanotecnologías. La manipulación de la materia a nivel atómico y submolecular ha allanado el camino para grandes avances en química, biología y medicina. Sin embargo, las aplicaciones de despliegue de la nanotecnología son mucho más amplias y más diversas de lo que hemos imaginado.

Fabricación de 10 películas

Sin la invención del microscopio de exploración de túneles (STM) en la década de 1980, el campo de la nanotecnología podría haber sido ciencia ficción. Con su precisión atómica, el STM ha permitido a los físicos estudiar la estructura de la materia de una manera que era imposible con los microscopios convencionales.

El sorprendente potencial de STM fue demostrado por los investigadores de IBM cuando crearon Un niño y su átomo, que era la película de animación más pequeña del mundo. Fue producido moviendo átomos individuales sobre una superficie de cobre.

La película de 90 segundos muestra a un niño hecho de moléculas de monóxido de carbono jugando con una pelota, bailando y saltando en un trampolín. Consta de 202 cuadros, la animación toma acción en un espacio tan pequeño como 1/1000 del tamaño de un solo cabello humano. Para hacer la película, los investigadores utilizaron una característica única que viene con el STM: un lápiz con carga eléctrica y extremadamente afilado con una punta hecha de un átomo. El lápiz óptico es capaz de detectar las posiciones exactas de las moléculas de carbono en la superficie de la animación (que es la lámina de cobre en este caso). Por lo tanto, se puede utilizar para crear imágenes de las moléculas y para moverlas a nuevas posiciones.

Recuperación de aceite

El gasto global para la exploración de petróleo ha aumentado exponencialmente durante la última década. Sin embargo, la eficiencia en la recuperación del petróleo sigue siendo un problema importante. Cuando las compañías petroleras cierran un pozo de petróleo, se extrae menos de la mitad del petróleo en el depósito. El resto queda atrás porque está atrapado en la roca, donde es demasiado costoso recuperarlo. Afortunadamente, con la ayuda de la nanotecnología, los científicos en China han descubierto una forma de solucionar este problema.

La solución es mejorar una técnica de perforación existente. La técnica original consiste en inyectar agua en los poros de la roca donde se encuentra el petróleo. Esto desplaza el aceite y lo expulsa. Sin embargo, este método revela su limitación tan pronto como se extrae el aceite de los poros de fácil acceso. Para entonces, el agua comienza a emerger del pozo en lugar del petróleo.

Para evitar esto, los investigadores chinos Peng y Ming Yuan Li han ideado la idea de infundir el agua con nanopartículas que pueden tapar los pasajes entre los poros de la roca. Este método está destinado a hacer que el agua tome caminos más estrechos en los poros que contienen aceite y expulsa el aceite. Con los exitosos estudios de campo realizados en China, este método ha demostrado ser altamente eficiente para recuperar el 50 por ciento del oro negro que de otra manera permanece fuera de alcance.

8 pantallas de alta resolución

Las imágenes en las pantallas de las computadoras se presentan a través de pequeños puntos llamados píxeles. Independientemente de sus tamaños y formas, el número de píxeles en una pantalla sigue siendo un factor determinante de la calidad de la imagen. Sin embargo, con las pantallas tradicionales, más píxeles significaban pantallas más grandes y voluminosas, una limitación obvia.

Mientras las compañías estaban ocupadas vendiendo sus pantallas colosales a los consumidores, los científicos de la Universidad de Oxford descubrieron una forma de crear píxeles de unos pocos cientos de nanómetros. Esto se logró mediante la explotación de las propiedades de un material de cambio de fase llamado GST (un material que se encuentra en los productos de gestión térmica). En el experimento, los científicos utilizaron capas de GST de siete nanómetros de espesor intercaladas entre electrodos transparentes. Cada capa, de solo 300 por 300 nanómetros de tamaño, actúa como un píxel que se puede encender y apagar eléctricamente. Al pasar la corriente eléctrica a través de las capas, los científicos pudieron producir imágenes con buena calidad y contraste.

Los nano-píxeles servirán para una variedad de propósitos donde los píxeles convencionales se han vuelto imprácticos. Por ejemplo, su pequeño tamaño y grosor los convertirá en una excelente opción para tecnologías como gafas inteligentes, pantallas plegables y retinas sintéticas. Otra ventaja de las pantallas de nano píxeles es su menor consumo de energía. A diferencia de las pantallas existentes que actualizan constantemente todos los píxeles para formar imágenes, las pantallas basadas en la capa GST solo actualizan la parte de la pantalla que realmente cambia, ahorrando energía.

7 pintura que cambia de color

Mientras experimentan con cadenas de nanopartículas de oro, los científicos de la Universidad de California se han topado con una observación asombrosa. Se han dado cuenta de que el color del oro cambia cuando una cadena de sus partículas se estira o retrae, produciendo lo que uno de los científicos describió como un hermoso azul brillante que se transforma en púrpura y luego en rojo. El hallazgo ha inspirado a los científicos a crear sensores a partir de nanopartículas de oro que cambian de color cuando se les aplica presión.

Para producir los sensores, se deben agregar nanopartículas de oro a una película de polímero flexible. Cuando se presiona la película, se estira y hace que las partículas se separen y el color cambie. Al presionar ligeramente, el sensor se vuelve de color púrpura, mientras que al presionar con más fuerza, se vuelve de color rojo. Los científicos notaron esta propiedad intrigante no solo en las partículas de oro sino también en la plata, donde las partículas cambian a amarillas cuando se estiran.

Los sensores pueden servir para una variedad de propósitos. Por ejemplo, podrían incorporarse a los muebles, como sofás o camas, para evaluar las posiciones para sentarse o dormir. A pesar de estar hecho de oro, el sensor es lo suficientemente pequeño como para superar el problema del costo.

6Phone carga

Ya sea un iPhone, Samsung o un tipo de teléfono diferente, cada teléfono inteligente que sale de fábrica tiene dos desventajas notorias: la duración de la batería y el tiempo que lleva recargarse.Mientras que el primero sigue siendo un problema universal, los científicos de la ciudad de Ramat Gan en Israel han logrado abordar el segundo problema creando una batería que requiere solo 30 segundos para recargarse.

El avance se atribuyó a un proyecto relacionado con la enfermedad de Alzheimer que llevaron a cabo investigadores de la Universidad de Tel Aviv. Los investigadores descubrieron que las moléculas peptídicas que acortan las neuronas del cerebro y causan enfermedades tienen una capacidad muy alta (la capacidad de conservar las cargas eléctricas). Este hallazgo ha contribuido a la fundación de StoreDot, una compañía que se enfoca en las nanotecnologías que apuntan a productos de consumo. Con la ayuda de investigadores, StoreDot ha desarrollado la tecnología NanoDots que aprovecha las propiedades de los péptidos para mejorar la duración de la batería de los teléfonos inteligentes. La compañía demostró un prototipo de su batería en el evento ThinkNext de Microsoft. Usando un teléfono Samsung Galaxy S3, la batería se cargó de cero a llena en menos de un minuto.

5 Entrega de drogas sofisticada

Los tratamientos para enfermedades como el cáncer pueden ser prohibitivos y, en algunos casos, demasiado tarde. Afortunadamente, varias empresas médicas de todo el mundo están investigando formas baratas y efectivas de tratar enfermedades. Entre ellos se encuentra Immusoft, una compañía que pretende revolucionar la forma en que los medicamentos se envían a nuestros cuerpos.

En lugar de gastar miles de millones de dólares en medicamentos y programas de terapia, Immusoft cree que podemos diseñar nuestros cuerpos para producir drogas por sí mismos. Con la ayuda del sistema inmunológico, las células de un paciente pueden ser alteradas para recibir nueva información genética que les permite hacer su propia medicina. La información genética se puede entregar a través de cápsulas de tamaño nanométrico inyectadas en el cuerpo.

El nuevo método no ha sido probado en un paciente humano todavía. Sin embargo, Immusoft y otras instituciones han informado sobre experimentos exitosos realizados en ratones. Si se prueba que es efectivo en humanos, el método reducirá significativamente los costos de tratamiento y terapia de las enfermedades cardiovasculares y otras enfermedades.

4 comunicación molecular

Hay circunstancias en las que las ondas electromagnéticas, el alma de las telecomunicaciones globales, se vuelven inutilizables. Piense en un pulso electromagnético que podría hacer que los satélites de comunicación y cualquier forma de tecnología que se base en ellos sea inútil. Estamos muy familiarizados con estos escenarios aterradores de las películas del fin del mundo. Además, este problema ha sido contemplado durante años por investigadores de la Universidad de Warwick en el Reino Unido y la Universidad de York en Canadá, antes de encontrar una solución inesperada.

Los investigadores observaron cómo algunas especies animales, particularmente insectos, emplean feromonas para comunicarse a través de largas distancias. Después de recopilar los datos, pudieron desarrollar un método de comunicación en el que los mensajes se codifican en las moléculas de alcohol evaporado. Los investigadores demostraron con éxito la nueva técnica utilizando alcohol de fricción como producto químico de señalización y "O Canadá" como su primer mensaje.

Se emplearon dos dispositivos con este método, incluido un transmisor para codificar y enviar el mensaje y un receptor para decodificar y mostrarlo. El método funciona tecleando un mensaje de texto en el transmisor utilizando Arduino Uno (un microcontrolador de código abierto) que viene con una pantalla LCD y botones. Luego, el controlador convierte la entrada de texto en una secuencia binaria que se lee en un pulverizador electrónico que contiene el alcohol. Una vez que se lee el mensaje binario, el pulverizador lo convierte en un conjunto controlado de aerosoles donde "1" representa un aerosol y "0" es igual a no rociar. El alcohol en el aire es detectado por el receptor, que consiste en un sensor químico y un microcontrolador. El receptor lee y convierte los datos binarios de nuevo a texto antes de mostrarlos en una pantalla.

Los investigadores pudieron enviar y recibir el mensaje "O Canadá" a través de varios pies de espacio abierto. Como resultado, varios científicos han expresado confianza en el método. Creen que podría ser útil en entornos como túneles subterráneos o tuberías donde las ondas electromagnéticas se vuelven inútiles.

Almacenamiento de 3 computadoras

Durante las últimas décadas, las computadoras han crecido exponencialmente tanto en capacidad de procesamiento como en capacidad de almacenamiento. Este fenómeno fue predicho con precisión por James Moore hace unos 50 años y más tarde se conoció como la Ley de Moore. Sin embargo, muchos científicos, incluido el físico Michio Kaku, creen que la Ley de Moore se está desmoronando. Esto se debe al hecho de que la potencia de la computadora no puede mantenerse al día con el aumento exponencial de las tecnologías de fabricación existentes.

Aunque Kaku estaba enfatizando la potencia de procesamiento, el mismo concepto se aplica a la capacidad de almacenamiento. Por suerte, no es el final del camino. Un equipo de investigadores de la Universidad RMIT en Melbourne ahora está explorando las alternativas. Dirigido por el Dr. Sharath Sriram, el equipo está a punto de desarrollar dispositivos de almacenamiento que imitan la forma en que el cerebro humano almacena la información. Los investigadores dieron el primer paso y construyeron una nano película diseñada químicamente para preservar las cargas eléctricas dentro y fuera de los estados. La película, que es 10.000 veces más delgada que un cabello humano, podría convertirse en la piedra angular para el desarrollo de dispositivos de memoria que replican las redes neuronales del cerebro.

2Nano Art

El prometedor desarrollo de la nanotecnología ha ganado una gran admiración por parte de la comunidad científica. Sin embargo, los avances en nanotecnología ya no se limitan a la medicina, la biología y la ingeniería. El arte nano es un campo emergente que nos permite ver el pequeño mundo bajo el microscopio desde una perspectiva completamente nueva.

Como su nombre lo indica, nano arte es una combinación de arte y nanociencia practicada por un pequeño número de científicos y artistas. Entre ellos se encuentra John Hart, un ingeniero mecánico de la Universidad de Michigan, que hizo un retrato nano del presidente Barack Obama. El retrato, que recibió el nombre de Nanobama, fue creado para honrar al presidente cuando era candidato durante las elecciones presidenciales de 2008. Cada cara en Nanobama mide solo medio milímetro de ancho y está completamente esculpida con 150 nanotubos. Para producir los retratos, Hart creó por primera vez un dibujo lineal del icónico póster "Esperanza". Luego imprimió el dibujo en una placa de vidrio cubierta con las nanopartículas necesarias para el crecimiento de los nanotubos. Usando un horno de alta temperatura, era solo una cuestión de tiempo antes de que el retrato estuviera listo para una sesión de fotos.

1 ruptura de registro

La humanidad siempre ha tratado de construir las cosas más fuertes, más rápidas y más grandes. Pero, cuando se trata de construir lo más pequeño, la nanotecnología emerge en el escenario. Entre las cosas más pequeñas jamás creadas usando nanotecnología está un libro llamado Teeny Ted De Turnip que actualmente es considerado como el libro impreso más pequeño del mundo. Producido en el Nano Imaging Laboratory de la Universidad Simon Fraser en Vancouver, Canadá, el libro mide solo 70 micrómetros por 100 micrómetros y está hecho de letras talladas en 30 páginas de silicio cristalino.

La historia del libro, escrita por Malcolm Douglas Chaplin, presenta a Teeny Ted y su triunfo en el concurso de nabo en la feria anual del condado. Más de 100 copias del libro han sido publicadas. Pero para comprar uno de ellos necesitará un bolsillo profundo: un solo libro cuesta más de $ 15,000. También se requerirá un microscopio electrónico para leerlo, lo que aumentará aún más el costo.