El documento describe los avances y promesas de la nanotecnología. Explica que la nanotecnología ya se aplica en medicina, industria, electrónica y otros campos. Los gobiernos están invirtiendo mucho en su desarrollo debido a los grandes beneficios esperados. Materiales como el grafeno muestran propiedades extraordinarias a escala nanométrica y podrían revolucionar sectores como la electrónica. La nanotecnología cambiará la forma en que la humanidad resuelve sus necesidades.

1. Nanotecnología: la revolución
más prometedora.
Rodrigo Mitchell López Báez

2. Los avances científicos y tecnológicos van a un ritmo tan acelerado que apenas podemos
asimilar. La ley de Moore, expresa que la tecnología (en especial los transistores) sería cada
vez más pequeña y más eficiente (Moore 1975). Con un crecimiento exponencial,
proyectando que cada 18 meses la capacidad de los circuitos integrados se duplicaría. Sin
embargo esta ley, que ha sido bastante acertada, comienza a decaer pues nos topamos ante
límites físicos que impiden que el crecimiento continúe.
La nanotecnología tiene lugar en áreas como la medicina, la industria textil,
materiales, alimentos, electrónica, etc. Sus posibilidades son increíblemente sofisticadas y
es por todo esto que es de gran interés para los científicos y recientemente para los
gobiernos de países como EEUU, Japón, China y la Union Europea. Y se han dado cuenta
de que su desarrollo cambiará la forma en la que el ser humano resuelve sus necesidades.
En el 2008 la revista “Científica“ publicó las proyecciones que se tenían sobre las
inversiones de diferentes países en nanotecnología. Se estimaba que en el mundo se
invertirían 7,849 millones de dólares. En el 2011 Científica publicó que en el mundo ya se
han invertido 67,500 mdd y la inversión de Estados Unidos sería de 2,180 mdd y China
atrás con 1,300 mdd. Los gobiernos están interesados en el desarrollo de estas tecnologías
pues los beneficios son grandes. Esta ciencia multidisciplinar está llena de
oportunidades.Donde más se destaca es en la medicina, la industria farmacéutica y la
electrónica. La primera por fines muy humanos, la segunda también pero ciertamente
lucrativos (es la segunda industria que más dinero mueve) y la tercera por la era tecnológica
en la que nos estamos desenvolviendo. La nanotecnología será una revolución que
cambiará la forma en la que el ser humano, actualmente, resuelve sus necesidades.
La nanomedicina es la aplicación de las nanociencias para el control de estructuras
biológicas con precisión atómica, y así mantener y establecer la salud. Un gran problema en
la medicina es el bajo nivel de eficiencia y precisión en los medicamentos y aunado a esto
los efectos secundarios. Hace falta tiempo, investigación y recursos para perfeccionar
técnicas e innovar nuevas posibilidades, sin embargo se tienen muchas expectativas y ya se
ha comenzado a diseñar técnicas para hacer realidad la nanomedicina. Incluso muchos

3. proyectos en laboratorio ya están esperando poder actuar en los problemas de salud
actuales.
El diagnóstico es la primera parte en la identificación de una enfermedad. Mediante
resonancia magnética, ecografías y topografías se analizan los tejidos. Los nanodispositivos
son usados como agentes de contraste en la imagenología. Estos han presentado una mayor
eficiencia en comparación a los agentes tradicionales. Por ejemplo las
nanopartículassuperparamagnéticas de óxido de hierro mejoran la sensibilidad en la
resonancia magnética para la identificación de tumores. Su detección es esencial para la
determinación del tratamiento a seguir.En el torrente sanguíneo corren glóbulos rojos
(eritrocitos), glóbulos blancos (leucocitos) y plaquetas. Estas últimas son las encargadas de
la coagulación de la sangre para controlar el flujo ante una hemorragia. Este proceso de
hemostasia puede ser identificado por nanopartículas que son afines a los componentes de
las plaquetas. Así se puede identificar dónde está el sangrado e incluso el paquete de
nanopartículas podría suministrar el medicamento apropiado para ayudar al proceso. Se han
probado soluciones nanohemostáticas que disminuyen el tiempo de sangrado sin dañar a
células vecinas. De forma similar se usan identificadores, para registrar el paso de sangre en
arterias que pueden ser responsables de infartos, así se pueden diagnosticar y prevenir.Un
gran problema en la administración de fármacos es su baja absorción y su escasa capacidad
de atravesar membranas biológicas. Incluso algunos no pueden ser administrados de forma
oral debido a la degradación enzimática que ocurre en el estómago. El uso de materiales
nanoestructurados que encierren a los medicamentos, permitiría la administración oral,
habría menos efectos secundarios como la irritación de la mucosa gastrointestinal y,
claramente, aumentaría su eficiencia. La liberación del fármaco sería de manera específica.
Se están trabajando con los llamados “buckyfulerenos“ que son esferas de átomos de
carbono con arreglos hexagonales y pentagonales. Pueden ser formadas por 60 átomos
(C60) e incluso de 540 átomos, siendo estás más inestables. Dentro de éstas esferas se
introduciría el fármaco y al llegar al sitio específico se liberaría. Lo cual permitiría que la
eficiencia de los medicamentos fuera hasta del 100%.

4. Una técnica muy interesante para curar enfermedades complicadas, es yendo directo
al ADN. Se pueden insertar secuencias de ARN que pueden modificar el código genético y
así poder arreglar alteraciones. Esto es algo real, sin embargo, lo complicado es penetrar
hasta el núcleo de las células y para configurar el ADN. Durante el camino, este ARN
sintético, se enfrenta al sistema inmune y a numerosas enzimas. Lo que se quiere
desarrollar son recubrimientos nanoestructurados que “oculten“ al ARN del sistema
inmunológico y así pueda penetrar hasta los más íntimo de la célula y poder efectuar su
misión. De poder llevarse esto acabo, está técnica podría ser el nuevo tratamiento y cura de
enfermedades como el cáncer y el sida.Los avances en la medicina en sinergia con la
nanotecnología son capaces de cambiar completamente el modo de vida de la especie
humana e incluso sea un paso más hacia la singularidad. Tenemos que esperar a que estas
nuevas tecnologías completen su desarrollo, que rompan esas barreras e iniciar una nueva
era. Como diría Thomas Kuhn, estamos en el periodo de crisis, dónde estamos rompiendo
paradigmas, a punto de que explote una revolución científica que cambiará el mundo como
lo conocemos.
Uno de los materiales más polémicos ha sido el grafeno, la tercer forma alotrópica del
carbono. Una capa bidimensional de átomos de carbono con un arreglo hexagonal.Se sabía
de su existencia desde hace más de medio siglo, pero se consideraba un material
sumamente inestable y complicado de sintetizar. En el 2004 KonstantínNovosiólov y
AndréyGueim estudiaban al grafito. Un método para poder retirar impurezas y hacer un
mejor estudio es colocándole cinta adhesiva al grafito. Esa cinta adhesiva siempre
terminaba en los desechos, sin embargo Novosiólov quiso estudiar los residuos en la cinta y
se encontró con capas bidimensionales de carbono cristalino. En el 2010 Novosiólov y
Gueim fueron galardonados con el premio Nobel de física por los innovadores
experimentos con este material. Otros métodos de obtención de grafeno es la deposición
térmica del SiC, la deposición química de vapor (con la que se han conseguido incluso
monocapas de grafeno) y la exfoliación de óxido de grafito. Esta última ha sido de los
mejores enfoques para obtener grafeno en grandes cantidades u de manera económica, los
grupos oxígenos que crean la separación entre las capas de grafeno hace más fácil la

5. exfoliación. No obstante, lenos primeros métodos que son más prácticos, se obtiene muy
poco material lo cual solo es funcionales para la investigación del material y no para su uso
a grandes escalas.
Lo que más ha llamado la atención de los científicos son las extraordinarias
propiedades que tiene el grafeno. Mecánicamente puede soportar presiones mayores a
1,060 GPa, siendo 200 veces más resistente que el acero. Su conductividad térmica es de
aproximadamente 3,000 W/mK siendo varias veces mayor a la del cobre. Su alta área
superficial específica de 2,630 m2
/g lo convierte en un excelente material para almacenar
energía. La característica más popular ha sido su altísima conductividad eléctrica, teniendo
una movilidad electrónica de hasta 15,000 cm2
/Vs a temperatura ambiente, muchísimo
mayor a la que posee el silicio.
Las propiedades de los materiales cambian de acuerdo la manera en la que sus átomos
están acomodados. Según se configuren los átomos de carbono podemos tener carbón,
diamante, fulerenos, grafeno o nanotubos. Además, cuando se manipula la materia a la
escala de átomos y moléculas se expresan fenómenos y propiedades totalmente nuevas.
Piezas de un material de tamaño nanométrico pueden presentar propiedades completamente
diferentes a las de mayor tamaño. Por las interacciones mecano-caunticas que se presentan
en los materiales nanoestructurales, no es físicamente posible simplemente hacer
maquinarias macrométricas a escala nano y esperar que funcionen de la misma manera. Un
claro ejemplo son los engranes. La física clásica puede explicar las fuerzas que influyen en
un par de engranes en un motor, pero a nivel molecular las interacciones cambian, fuerzas
como de Van Der Walls, electroestáticas y electromagnéticas alteran lo que nuestro sentido
común esperaría. Eso es la física cuántica, algo que nuestro razonamiento normal no puede
entender. “Pienso que se puede afirmar tranquilamente que nadie entiende la mecánica
cuántica... No te pongas a repetir, si puedes evitarlo '¿pero cómo puede ser así?' porque te
irás por una coladera hacia un callejón sin salida del que nadie ha escapado. Nadie sabe
cómo puede ser así." (Feymann 1959)
La nanotecnología puede conducir a la fabricación de nuevos materiales, aparatos y

6. sistemas con propiedades únicas que no pueden obtenerse con las tecnologías actuales de
procesado de materiales y fabricación.El silicio, con el que están hechos los transistores, no
es suficientemente resistente para soportar rayos de alta energía en el proceso de
fotolitografía. Al usar longitudes de onda más cortas se pueden moldear patrones más
pequeños y con una mejor resolución para que los circuitos integrados fueran más
pequeños. De igual manera, no podemos únicamente concentrarnos en dispositivos cada
vez más pequeños pues ya no serían funcionales para el trasporte controlado de electrones.
Hoy en día la industria electrónica está en busca de materiales semiconductores que puedan
soportar estas longitudes de onda y que al mismo tiempo sean eficientes a pesar de su
tamaño con un método de producción práctico y económico. Y por otro lado desarrollar una
electrónica molecular, donde la manipulación de átomo por átomo construya los circuitos
electrónicos. Aquí se ejemplifican claramente las dos formas en las que se trabaja la
nanotecnología: Bottom-up y Top-Down. La primera es la más prometedora, “construir de
abajo hacia arriba“ y puede ser mediante el autoensamblaje o la manufactura
molecular(electrónica molecular). Top-Down es ir reduciendo el tamaño de los dispositivos
mejorando su eficiencia (semiconductores más pequeños).
En el 2013 la Unión Europea aprobó un proyecto llamado FlagshipGraphene, donde
se invertirán 100 millones de euros cada año durante los próximos 10 años a una meta muy
clara: convertitr al grafeno en el próximo silicio, usarlo como semiconductor y hacer
historia, cambiando la manera en la que hacemos electrónica, dispositivos y la manera en la
que convivimos los seres humanos. En el proyecto está involucrada la compañía Nokia y es
liderado por Novosiólov. Es un proyecto muy ambicioso que tiene en el centro un material.
Sin duda este proyecto marcará un punto de inflexión para el desarrollo de la
nanotecnología en el futuro.

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8. Moore, Gordon E.. “Progress in digital integratedelectronics”, IEEE International
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