Este documento trata sobre la nanotecnología. Explica que la nanotecnología involucra el control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro. También describe algunos métodos de producción de nanomateriales como el método del sustrato y el catalizador flotante. Finalmente, menciona algunas aplicaciones potenciales de la nanotecnología en áreas como la medicina, la electrónica y el tratamiento de aguas.

1. LA NANOTECNOLOGÍA
Ensayo
5 DE ABRIL DE 2016
Francisco Javier Fuentes Vázquez

2. La nanotecnología
Introducción
La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y
manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a
nivel de átomos y. Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un
rango de entre uno y cien nanómetros
Nano es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto; de manera que la
nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y
cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.
La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y
técnicas que se aplican a un nivel de nano escala, esto es unas medidas
extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las
estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de
fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas.
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard
Feynman.
Varios países cuyas economías están atravesando un pleno desarrollo económico,
invierten considerables sumas económicas y mano de obra especializada en
investigar las potenciales aplicaciones de la nanotecnología. Como se menciona
anteriormente, la nano medicina presenta tentadoras oportunidades al ser
humano, especialmente cuando se considera que podría mejorar diversas
prácticas y procedimientos, tales como los diagnósticos, las curaciones, la
administración de medicamentos y las cirugías.
A nivel mundial, el número de laboratorios que destina importantes porcentajes a
la investigación de este tipo de tecnología ronda los cuarenta. Por otro lado,
alrededor de trescientas compañías llevan el prefijo nano en sus nombres, aunque
esto no se refleje en las ofertas de productos disponibles en el mercado.
Con respecto a la informática, se sabe que colosos de la talla de IBM, Intel y NEC,
entre otros, invierten sumas millonarias año a año en sus departamentos de

3. Investigación y Desarrollo, lo cual repercute en las características de los
componentes que fabrican. Asimismo, los gobiernos de los países más
desarrollados muestran mucho interés en la nanotecnología, y sus apuestas
monetarias superan por decenas las que pueden realizar las empresas recién
mencionadas.
Pero la nanotecnología podría mejorar muchos aspectos de algunas industrias
tradicionales, que la gente no siempre relaciona con el término tecnología; tal es el
caso del mundo textil y del calzado, y de los sectores alimenticio, sanitario,
automotriz y edilicio.
Escala manométrica.
¿Qué es el nano material?
La nanotecnología consiste en el diseño y la producción de objetos o estructuras
muy pequeñas, inferiores a 100 nanómetros (100 millonésimas de milímetro). Los
nano materiales son uno de los productos principales de las nanotecnologías,
como partículas, tubos o fibras a nano escala. Las nano partículas generalmente
se definen por ser menores de 100 nanómetros en al menos una dimensión.
A medida que la nanotecnología avanza, se van encontrando aplicaciones para los
nano materiales en el cuidado de la salud, la electrónica, los cosméticos, los
textiles, la informática y la protección medioambiental.
Las propiedades de los nano materiales no están siempre bien identificadas y
requieren una valoración de los riesgos de posibles exposiciones que surjan
durante su fabricación y uso.
¿Cómo se pueden identificar los nanos materiales?
La descripción de un nano material debe incluir el tamaño medio de sus partículas,
teniendo en cuenta la agrupación y el tamaño de las partículas individuales y una
descripción de la distribución por tamaño de las partículas (el rango de las
partículas presentes en la preparación, desde la más pequeña a la mayor).

4. Existen diversas técnicas para rastrear nano partículas y se están desarrollando
otras nuevas. También se están desarrollando métodos realistas de preparación
de nano materiales para probar sus posibles efectos en sistemas biológicos
Métodos de producción
Método del sustrato
La síntesis de nanotubos de carbono por esta técnica es esencialmente un
proceso de dos etapas, en una primera etapa se preparan los catalizadores y en
una segunda etapa se crecen los nanotubos. Los catalizadores son preparados
generalmente dispersando nanopartículas de un metal de transición sobre un
substrato. Dado que el elemento activo es el metal en estado elemental, es
necesario un tratamiento de reducción con hidrógeno para inducir la nucleación de
partículas catalíticas en el sustrato. En la siguiente etapa (el catalizador ha de
estar ya en todo momento en atmósfera controlada libre de aire), se introduce en
el sistema la fuente de carbono para producir el crecimiento de los nanotubos. Las
temperaturas utilizadas para la síntesis de nanotubos por CVD se hallan
generalmente comprendidas entre 650 y 900ºC. Suele emplearse un reactor
tubular, introducido en un horno eléctrico, para llevar a cabo ambas etapas,
pasando de una a otra mediante los flujos de gases y las temperaturas. Durante la
etapa de crecimiento de nanotubos, suele seguir utilizándose hidrógeno como gas
portador ya que este inhibe la formación de carbono amorfo.
Cuando se desea producir VGCF engordadas, suele realizarse una tercera etapa
de engrosamiento, donde se disminuye la relación de hidrógeno y se incrementa la
temperatura para favorecer el craqueo.
El método del sustrato es versátil y permite obtener los distintos tipos de
filamentos con alta selectividad. Sin embargo, las cantidades a producir son muy
pequeñas, al ser un proceso discontinuo que requiere de unos tiempos de
residencia elevadísimos, por lo que los costes son astronómicos.

5. Método del Catalizador Flotante.
La idea principal de este método es producir de forma continua, en un único
proceso continuo, los nanofilamentos catalíticos, introduciendo en el reactor sus
reactivos. Por lo tanto, todas las etapas descritas en el método del sustrato
(preparación del catalizador, generación de nanopartículas de metal elemental,
crecimiento de nanofilamentos (y engrosamiento) debe tener lugar en un único
reactor.
Como fuente de catalizador suele utilizarse Fe principalmente, y en concreto
órgano metálicos de Fe para que la generación de las nanopartículas metálicas
activas sea más factible. Se utilizan tanto Fe (CO)5 como ferroceno. No se han
encontrado en la bibliografía ningún trabajo en el que se obtengan nanofilamentos
en catalizador flotante alimentando sales el reactor.
Para que los volúmenes del reactor no sean muy grandes y su diseño sea factible,
la reacción debe tener una cinética razonable, muy superior a la del método del
sustrato. Para ello hay que incrementar mucho la temperatura, con la inevitable
formación de hollín por craqueo de la fuente de carbono. Para minimizar la
formación de hollín, el tiempo de residencia ha de ser muy pequeño, del orden de
segundos. Este gran incremento de la cinética se consigue añadiendo una fuente
de S (H2S, tiofeno), en cantidades aproximadamente equimolares con el metal. La
función del S no está clara, aunque parece que tiene que ver con la generación de
partícula fundida.
Ablación Láser
La "ablación láser" es un proceso que consiste en vaporizar un banco de grafito
mediante la radiación de un pulso láser, en un reactor de alta temperatura y en
presencia de un gas inerte. Los nanotubos se forman cuando el grafito vaporizado
entra en contacto con la superficie fría, condensando sobre las paredes del
reactor.

6. Este procedimiento suele presentar un rendimiento típico del 70% en peso y
produce nanotubos monocapa, con un diámetro que puede controlarse variando la
temperatura en el interior del reactor.
Aplicaciones de la nanotecnología.
La nanotecnología molecular puede ofrecer oportunidades similares en muchos
otros ámbitos. Hoy en día mucho agua se desperdicia porque es casi, pero no cien
por cien, puro. Tecnologías de tratamiento eléctrico mecánicos sencillas y fiables
pueden recuperar agua contaminada para uso del sector agrícola o incluso para el
uso doméstico. Estas tecnologías solo requieren fabricación inicial además de una
fuente modesta de energía. Filtros físicos con poros de una escala nanométrica
pueden eliminar el 100% de bacterias, virus y hasta priones. Una tecnología de
separación eléctrica que atrae a los iones a láminas súper capacitor puede
eliminar sales y metales pesados.
La capacidad de reciclar el agua de cualquier fuente para cualquier uso podría
ahorrar enormes cantidades de agua y permitir el uso de recursos de agua hasta
ahora no aprovechables. Esto también podría eliminar el tipo de contaminación "rio
abajo"; es decir que un filtro de agua totalmente eficaz es capaz de asumir la
regeneración de aguas "sucias" de actividades agrícolas e industriales. Siempre y
cuando se controlan los residuos, el agua se puede filtrar, concentrar y hasta
purificar y utilizarse de forma rentable. Como ocurre con todo construido a través
de la nanotecnología molecular, los costos iniciales de fabricación de un sistema
de tratamiento del agua serían muy bajos. El coste de la energía sería bajo.
Materiales de filtro bien estructurados y pequeños actuadores permitirían que
hasta los elementos de filtro más pequeños podría controlarse y limpiarse.
Unidades auto-contenidas de filtro completamente automatizadas se podrían
integrar en sistemas escalables sobre un gran campo.
Usando nanotubos semiconductores, investigadores de varias empresas y
laboratorios han desarrollado circuitos de computación de funcionamiento lógico y
transistores, las puertas electrónicas lógicas de que están compuestos los chips
incrementando su velocidad, disminuyendo el consumo y aumentando las

7. prestaciones. El desarrollo de nano transistores como las nano memorias pueden
ser cruciales para absorber las crecientes e inmensas capacidades de
procesamiento y memoria que demandan los desarrollos multimedia, más aún
cuando se avizora que de acá a máximo diez años la tecnología actual de
semiconductores habrá agotado sus posibilidades de crecimiento. Usando
nanotubos semiconductores, investigadores de varias empresas y laboratorios han
desarrollado circuitos de computación de funcionamiento lógico y transistores, las
puertas electrónicas lógicas de que están compuestos los chips. En agosto de
2004, en lo que es considerado un paso fundamental hacia la computadora
molecular, una compañía de sistemas de alta tecnología mostró el primer circuito
de ordenamiento lógico formado por nanotubos de carbono. Las computadoras
moleculares basadas en estos circuitos tienen el potencial de ser mucho más
pequeñas y rápidas que las actuales, además de consumir una cantidad
considerablemente menor de energía. En cuanto a los transistores, un transistor a
escala molecular tiene la misma capacidad que el clásico transistor de silicio. Para
el 2007 se espera estar fabricando chips conteniendo mil millones de estos
transistores, lo que le permitiría llegar a una velocidad de 20 GHz con la energía
de un voltio.
Conclusión
El uso de los nuevos materiales sirve en gran parte como progreso de la ciencia
que ayuda al avance de las nuevas tecnología así como la divulgación de las
nuevas tecnologías para la dar a conocer a las personas la existencias para que
puedan hacer uso e implementación de ellas lo que hace importante conocerlas en
todos aspectos para también seguir aportando avances que serán de mucha
utilidad para la evolución y mejora te este tipo de tecnología.
El estudio de la nanotecnología es algo sumamente interesante, para empezar un
estudio sobre este tema, se debe tomar en cuenta, el bien y mal que se le puede
hacer a la sociedad, ya que si creamos algo sin tomar en cuenta lo que podría
pasar, podríamos llevar a una catástrofe a la humanidad.

8. Referencias
"Nanotecnología: 5 Aplicaciones Que No Deberías Perder De
Vista."Blogthinkbigcom. N.p., 15 Oct. 2013. Web. 15 Mar. 2016.
"USOS O APLICACIONES." LA NANOTECNOLOGIA. N.p., n.d. Web. 15 Mar.
2016.
Almeida, C. (2013). Nanotecnología en la Medicina. [online]
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http://beneficiosparalahumanidad.blogspot.com/ [Accessed 15 Mar. 2016].
BAYRON CARDENAS, M. (2016). Nanotecnología - Aplicaciones a la medicina -
Monografias.com. [online] Monografias.com. Available at:
http://www.monografias.com/trabajos90/nanotecnologia-aplicaciones-
medicina/nanotecnologia-aplicaciones-medicina.shtml [Accessed 15 Mar. 2016].
Es.slideshare.net. (2011). La nanotecnologia medica. [online] Available at:
http://es.slideshare.net/mariaxip/la-nanotecnologia-medica [Accessed 15 Mar.
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Sanchis, J. (2011). La Nanotecnologia y sus aplicaciones. [online]
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nanotecnologia-y-sus-aplicaciones [Accessed 15 Mar. 2016].