nanotecnologia [Sólo lectura] - Webnodefiles.jmnchn.webnode.com/200000000-2a0792b011/Intro a la... · 2008. 4. 5. · CONCEPTO •“Nanotecnología“ es el estudio, diseño,es

NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA

ING. Joan Michelle Nuñez

CONCEPTOCONCEPTO

• “Nanotecnología“ es el estudio, diseño,Nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la

l t ió d f ó i d dexplotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.

CONCEPTOCONCEPTO

• La nanotecnología manipula la materia aLa nanotecnología manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología

t i l t i tpara crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicaspropiedades únicas

CONCEPTOCONCEPTO

• Esta nuevas estructuras con precisión atómica, p ,tales como nanotubos de carbón, o pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano pueden introducirnos en una nueva erapueden introducirnos en una nueva era.

• Los avances nanotecnológicos protagonizaríanLos avances nanotecnológicos protagonizarían de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de desarrollos con una gran repercusión en su instrumentación empresarial y socialen su instrumentación empresarial y social.

NANOMETRONANOMETRO

• ¿Cuánto mide un nanometro? ¿– 10 elevado a -9.

• Esto es: 1 nanometro = 0,000000001 metros.

• Un nanometro es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro.metro, o millonésima parte de un milímetro.

1 milímetro = 1.000.000 nanometros.

Fecha Acontecimiento

Los años 40Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen como una forma de reducir costesuna forma de reducir costes.

1959Richard Feynmann habla por primera vez en una conferencia sobre el futuro de la investigación científica: "A mi modo de ver, los principios de la Física no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por átomo". pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por átomo .

1966

Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos científicos a través del cuerpo humano. Los científicos reducen su tamaño al de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un investigador para destrozar el tumor que le está matando. Por primera ve en la historia, se considera esto como una verdadera posibilidad científica. La película es un gran éxito.

1985 Se descubren los buckminsterfullerenes

1989Se realiza la película "Cariño he encogido a los niños", una película que cuenta la historia de un científico que inventa una máquina que puede reducir el tamaño de las cosas utilizando láser.

1996 Sir Harry Kroto gana el Premio Nobel por haber descubierto fullerenes1996 Sir Harry Kroto gana el Premio Nobel por haber descubierto fullerenes

1997Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo. Tiene el tamaño aproximadamente de una célula roja de sangre.

1998Se logra convertir a un nanotubo de carbón en un nano lápiz que se puede utilizar

1998para escribir

2001James Gimzewski entra en el libro de récords Guinness por haber inventado la calculadora más pequeña del mundo.

Aplicaciones actualesAplicaciones actuales• Nuevos sensores para aplicaciones en la medicina, en el control

medioambiental y en la fabricación de productos químicos y farmaceuticos• Mejores técnicas fotovoltaicas para fuentes de energía renovable • Materiales más ligeros y más fuertes para la defensa, las industrias

aeronaútica y automóvil y aplicaciones médicas • Envolturas "inteligentes" para el mercado de alimentos que dan a los• Envolturas inteligentes para el mercado de alimentos, que dan a los

productos una aparencia de alimento fresco y de calidad • Tecnologías visuales que permiten pantallas mejores, más ligeras, finas y

flexibles • Las llamadas técnicas de diagnóstica "Lab-on-a-chip" (literalmente

"Laboratorio-en-un-micro(nano)chip" • Cremas de protección solar con nanopartículas que absorben los rayos UV • Gafas y lentes con capas totalmente resistentes e imposibles de rayarGafas y lentes con capas totalmente resistentes e imposibles de rayar • Y aparatos tan diversos y comúnes como impresoras, tocadores de CDs,

airbags etc., cuya versiones más modernas contienen componentes logrados a través de la nanotecnología.

Nanotecnología & AlimentosNanotecnología & Alimentos• La nanotecnología en el mundo alimentario, tiene su aplicación en

áreas como la calidad y la seguridad alimentariay g• Algunas de las aplicaciones de la nanotecnología en alimentos se

indican a continuación:

– Desarrollo de nanocompuesto en el área de envasado de alimentos (p.e. nuevos tipos de materiales para envasar platos preparados con propiedades térmicas y biodegradables mejoradas).

– Desarrollo de nanopartículas y nanoesferas que permiten una mejor encapsulación que la tradicional.

– Desarrollo de nanosensores en el campo de la seguridad alimentaria.

– Desarrollo de nanotubos, un material de gran resistencia para el diseño de maquinaria industrial o sensores en empresas agroalimentarias.

– Desarrollo de métodos que permitan caracterizar materiales y polímeros moleculares en nanoescalas.

Nanotecnología & AlimentosNanotecnología & Alimentos

• seguridad alimentaria, científicos de EEUU han desarrollado un nano dispositivo en miniatura y portátil capaz de detectar simultáneamente numerosas toxinas, patógenos y compuestos químicos en alimentos. De esta forma, se puede analizar la calidad y seguridad del producto durante el transporte durante elcalidad y seguridad del producto durante el transporte, durante el proceso o en la planta de envasado.

• biosensores, Algunos investigadores ya han diseñado , g g ybiosensores electrónicos utilizando técnicas nanotecnológicas para ayudar a las empresas a descubrir mediante el olfato de estos sensores productos no aptos en las áreas de recepción. Esta nariz electrónica se basa en los receptores naturalesEsta nariz electrónica se basa en los receptores naturales olfativos del hombre y puede ser también utilizado para detectar los olores producidos por bacterias y patógenos, contribuyendo también a la seguridad alimentaria.

Nanotecnología & AlimentosNanotecnología & Alimentos• envasado, la nanotecnología puede contribuir al desarrollo de envases

activos, donde un film plástico puede contener nanopartículas que hagan , p p p q gbarrera frente al oxígeno o el dióxido de carbono, o que posean propiedades antimicrobianas. Los nuevos nanomateriales se están desarrollando con propiedades mecánicas y de barrera realzadas, para asegurar una mejor protección del alimento de los efectos mecánicos, g j p ,térmicos, químicos o microbiológicos exteriores.

• envases inteligentes, que respondan a las condiciones medioambientales o alerten al consumidor de la presencia demedioambientales, o alerten al consumidor de la presencia de contaminación química o por patógenos

• alimentos funcionales, La problemática que existe en algunos casos con este tipo de productos es que algunos de los compuestos “activos” que contienen no lleguen a ejercer el beneficio que deben aportar al organismo por su degradación durante la elaboración o el almacenamiento del producto, o porque el cuerpo humano los destruye antes de que puedan ejercer su efecto beneficioso.

Nanotecnología & MedicinaNanotecnología & Medicina

• Robodoc: una cápsula que podrá viajar a través del organismo humano b d di ti d f d dbuscando y diagnosticando enfermedades.

• Los nanosistemas de liberación de fármacos actúan como transportadores de fármacos a través del organismo, aportando a estos p g , puna mayor estabilidad frente a la degradación, y facilitando su difusión a través de las barreras biológicas y, por lo tanto el acceso a las células.

• vacunas nanopartículas que permiten administrar en forma de simples• vacunas ,nanopartículas que permiten administrar, en forma de simples gotas nasales, Su eficacia ha sido demostrada, hasta el momento, para las vacunas anti-tetánica y anti-diftérica.

• Nano-robots, las máquinas moleculares de reparación que viajarán a través del torrente sanguíneo, con capacidad de actuar sobre el ADN (enfermedades genéticas), modificar proteínas o incluso destruir células completas, en el caso de tumores.

Nanotecnología y medicinaNanotecnología y medicina

• Reversión del parkinson, investigadores han descubierto que a traves de la instalacion de un estimulador cerebral pueden revertir la condicion que genera los multiples movimientos del mal de parkinson.

• Tratamientos contra tartamudez, a traves de la aplicación de un sistema que graba la voz y la trasmite con unos segundos de retardo se logra mantener el cerebro trabajando, lo que a su vez g j , qlogra romper el ciclo de tartamudez y permite hablar de forma fluida

• Tratamiento contra el cancer, se han creado nanobots que identifican las células cancerígenas y las destruyen.

Riesgos de la NanotecnologíaRiesgos de la Nanotecnología

• Desequilibrio económico: En la actualidad, el precio de compra de un d t f b i d i l l i i t tproducto fabricado incluye los siguientes costes:

– El diseño del producto – Los materiales utilizados para su fabricación – Las horas de trabajo – El proceso de fabricación – Almacenamiento – Marketing y ventas

• Un porcentaje, normalmente bastante bajo, del precio de venta del U po ce taje, o a e te basta te bajo, de p ec o de e ta deproducto está destinado a los proveedores de todos estos servicios.

• Si las nanofábricas logran fabricar una gran variedad de productos en el momento y el sitio exacto en el que son demandados, muchos de los citados servicios dejarán de ser necesarioscitados servicios dejarán de ser necesarios.

• Si la propiedad o el control de nanofabricas resultase exclusivos, ¿se crearía el monopolio más grande del mundo, y el riesgo de sufrir prácticas abusivas y anti-competitivas? Pero, si no hay un control sobre las nanofábricas ¿la disponibilidad masiva de copias baratas haría que no senanofábricas, ¿la disponibilidad masiva de copias baratas haría que no se pagase los diseñadores o empresas de marketing?

Riesgos de la NanotecnologíaRiesgos de la Nanotecnología • Opresión económica debido a precios inflados en forma artificial: Según las condiciones

comerciales de mercados actuales, los productos fabricados por la nanotecnología molecular serían tremendamente valiosos. La formación de un monopolio permitiría a los propietarios de la p p p ptecnología poner precios muy altos a todos los productos y generar grandes beneficios.

• Aunque a largo plazo la competición forzaría una bajada en los precios, inicialmente la formación de un monopolio es probable por varios motivos:

– Debido a los otros riesgos de la nanotecnología molecular citados en esta sección, es improbable que se permita desarrollarse un mercado comercial libre de algún tipo de reglamento o normativa

– El alto coste de desarrollar la nanotecnología necesaria limitará el numero de proyectos – Una empresa que gana una ventaja sobre las demás podría utilizar sus enormes beneficios

iníciales para ahogar la competencia, mediante la implantación forzosa de patentes caros, o el lobbying para lograr restricciones industriales de interés especial.

•• El precio de un producto normalmente se fija entre el valor del comprador y el coste que supone

para el vendedor. La fabricación molecular podría producir productos cuyo valor (para el comprador) está muy por encima que el coste de producción. Probablemente se fijen los precios de acuerdo con el valor que el coste Si esto es el caso entonces los consumidores no podránde acuerdo con el valor que el coste. Si esto es el caso, entonces los consumidores no podrán disfrutar de la gran ventaja de la "revolución nanotecnológica".

Nanotecnología y DeportesNanotecnología y Deportes

• Pelotas de golf: ha descubierto cómo alterar los materiales en una pelota d lf i l l l l d tde golf a nivel molecular para que el peso dentro se mueva menos mientras gira la pelota. Cuánto menos se mueva, más recto va la pelota.

• Nanometales en palos de golf: Se aplican nanometales a los palos de p g p pgolf, para crear palos más fuertes pero menos pesados. Los cubrimientos de nanometal con estructura cristalina son hasta 1.000 veces más pequeños que metales tradicionales pero cuatro veces más fuertes. Una cabeza de palo cubierta con nanometal que pesa menos podría permitir p q p p ppegar la pelota con más fuerza y precisión.

• Nanotecnología y ciclismo: El Equipo Phonak utiliza una bicicleta que con una estructura que incorpora nanotubos de carbón El fabricante suizocon una estructura que incorpora nanotubos de carbón. El fabricante suizo, BMC, afirma que el marco de su "Pro Machine" pesa menos de un kilo y goza de unos niveles excepcionales de rigidez y fuerza.

Nanotecnología e InformáticaNanotecnología e Informática

• Informática a nanoescala: Rompimiento de la ley de moore; La alternativa para que el progreso no se detenga es crear los dispositivos de almacenamiento a escala molecular, nuevos métodos de cálculo, interruptores moleculares y cables de tubos de carbono estiradosde carbono estirados.

• capacidad de almacenamiento: chip de memoria de acceso aleatorio no volátil y basada en nanotubos. Sus creadores yaseguran que podría reemplazar a las actuales memorias SRAM, DRAM y flash, convirtiéndose en la memoria universal para teléfonos móviles, reproductores MP3, cámaras digitales y PDAs.

• Computadoras casi invisibles: La nanotecnología será un salto importante en la reducción de los componentes, y ya hay avances, pero muchos de estos adelantos se consideran secretos de laspero muchos de estos adelantos se consideran secretos de las empresas que los están desarrollando.


• Riesgo personal por uso de la nanotecnología molecular por parte de criminales y terroristas, Si ciertos aparatos, con mucho mayor fuerza y potencia y mucho menos tamaño, llegan a las manos de criminales y terroristas, éstos podrían hacer mucho daño a la sociedad Hay el riesgo de que nuevos sistemas dedaño a la sociedad. Hay el riesgo de que nuevos sistemas de seguridad y defensa contra este tipo de aparatos no se desarrollen a tiempo para ser instalados de forma inmediata o comprensiva.

• Los terroristas tendrían todo a su favor para cometer sus actos de terrorismo. Se podrían fabricar armas químicas y biológicas mucho más potentes y más fáciles de esconder. Sería posible fabricar todo tipo de aparatos horrorosos incluyendo varias variedades detodo tipo de aparatos horrorosos, incluyendo varias variedades de armas mortales que se activan por control remoto, difíciles de detectar y evitar.


• Riesgos para las libertades personales o sociales por restricciones excesivas, Existe la posibilidad de que se abarquen restricciones excesivas como por ejemplo programas de vigilancia 24 horas aplicados a todos los ciudadanos. Este tipo de programas podrían ser factibles con programas AI parecido alprogramas podrían ser factibles con programas AI, parecido al programa que está siendo desarrollado actualmente por el MIT, capaz de analizar imágenes de vídeo, aprender costumbres familiares y detectar costumbres no usuales.

• La codicia y el poder suponen dos grandes motivaciones para ejercer niveles excesivos de control. Y la posibilidad de que el control de la nanotecnología y otras tecnologías avanzadas caecontrol de la nanotecnología y otras tecnologías avanzadas cae bajo el control privado supone otro factor que favorece una posible gestión abusiva.


• Desequilibrio social por nuevos productos o formas de vida, aparatos édi d í i t j i ill á fi b t i t lmédicos se podrían integrar en jeringuillas más finas que un bacterium, tal

vez permitiendo la modificación o estimulación fácil del cerebro, con efectos parecidos a cualquiera de una variedad de psicoactivos.

• La capacidad de fabricar productos ilegales utilizando fábricas personales podría desequilibrar la sociedad y dar entrada a una normativa excesivamente rígida sobre la tecnología. Nuevas estilos de vida hechos posibles por las nanotecnología también podrían causar desequilibrios p p g p qsociales. Mientras que la demanda por los productos ilegales ya existe, los estilos de vida cambian a lo largo de los años, así que el impacto sobre éstos sería menos agudo. No obstante, algunas posibilidades de estilo de vida (sobre todo en el ámbito de sexo, drogas, diversión y modificación del ( g ycuerpo o genética) podrían molestar tanto a observadores que su mera existencia podría causar desequilibrios.

Riesgos de la NanotecnologíaRiesgos de la Nanotecnología • Carrera inestable de armas fabricadas con la nanotecnología, Con la

nanotecnología, molecular, fusiles de todo tipo serían más potentes, y sus balas podrían auto dirigirse Materiales para la aviación serían más ligerosbalas podrían auto-dirigirse. Materiales para la aviación serían más ligeros y tendrían un mejor rendimiento. Además estos materiales, fabricados con una mínima cantidad (o nada) de metal serían mucho más difíciles de detectar mediante radar. Ordenadores integrados permitirían el control remoto de cualquier arma y el manejo asistido más compacto permitiríaremoto de cualquier arma, y el manejo asistido más compacto permitiría mejor robótica. Estas ideas solo rascan la superficie de lo posible.

• Una pregunta importante en este sentido sería si la existencia de armas nanotecnológicas sería un factor que estabilice o desestabilice la situación internacional. Por ejemplo, según algunas teorías, desde su invención, las armas nucleares han evitado grandes guerras. No obstante, las armas desarrolladas a través de la nanotecnología no se parecen a armas nucleares. La estabilidad nuclear se deriva de al menos cuatro factores. El más obvio es la capacidad de destrucción masiva de una guerra nuclear. Una guerra nanotecnológica es parecido a corto plazo. La diferencia es que mientras las armas nucleares tienen un alto coste también después de una hipotética ataque (contaminación nuclear), en el caso de las nano-armas, estos daños serían muchos menores.


• Daños medioambientales colectivos derivados de productos no l d El t i l d ibl d ñ i d d d ñregulados, El potencial de posibles daños es inmenso, desde daños

causados a animales por aviones supersónicos personales volando bajo, hasta el impacto de la energía solar a gran escala que podría hasta modificar el albedo de la Tierra y afectar el medioambiente.

• Materiales más fuertes permitirán el desarrollo de máquinas mucho más grandes, capaces de excavar o destrozar grandes áreas de nuestra planeta a un paso mucho más acelerado. p p

• la naturaleza compacta de maquinaria fabricada por la nanotecnología podría fomentar el uso de productos muy pequeños, que podrían a su vez convertirse con el tiempo en un tipo de nano basura que sería difícil deconvertirse con el tiempo en un tipo de nano-basura que sería difícil de limpiar y podría causar problemas de salud.

Riesgos de la NanotecnologíaRiesgos de la Nanotecnología • Plaga Gris, tendría que integrar cinco capacidades en un pequeño paquete:

• Movilidad - la capacidad de atravesar el medio ambiente Cáscara una barrera fina pero capaz de parar diversos productos químicos y los rayos• Cáscara - una barrera fina pero capaz de parar diversos productos químicos y los rayos ultra violetas

• Control - un conjunto completo de huellas así como los ordenadores necesarios para interpretarlas (incluso a nano escala esto ocuparía bastante espacio)

• Metabolismo - capacidad de convertir químicos al azar en materia prima • Fabricación - convertir la materia en nano sistemas.

• Una nano fábrica utilizaría diminutos sistemas de fabricación, pero estos no serían funcionales una vez desconectados de la fábrica. Lograr integrar el resto de los mencionados requisitos costaría un considerable grado de ingeniería e integración.

• Aunque la plaga gris carezca de valor militar o comercial y aunque su valor para terroristas es limitado, el riesgo se deriva de su posible uso para hacer chantaje o coaccionar. La limpieza de un escape de pasta gris sería costosa y podría implicar unas consecuencias graves en el lugar dónde ocurra (plagas atmosféricas y g g (p g yoceánicas serían especialmente preocupantes por este motivo). Otra posible fuente de un escape de plaga gris sería a manos de aficionados irresponsables. Parece que el reto de lanzar una cosa que se autoreplica es irresistible para ciertas personas, hecho demostrado por la proliferación de virus y gusanos informáticos actual. Sería intolerable una comunidad de "script kiddies" experimentando con distintas versionesintolerable una comunidad de script kiddies experimentando con distintas versiones de plaga gris.


• Un mercado negro de nanotecnologia, La disponibilidad no controlada de nanotecnología molecular podría derivar de una regulación excesiva o deficiente. La regulación deficiente haría que fuese fácil el acceso a y el uso de una nano fábrica. La regulación excesiva crearía una demanda frustrada por productosregulación excesiva crearía una demanda frustrada por productos desarrollados a través de la nanotecnología; una demanda que, si se hiciese lo suficientemente fuerte, financiaría el espionaje, el desarrollo independiente y, al final, el desarrollo de un mercado

á llá d l t l d l t id d t li dnegro más allá de los controles de las autoridades centralizadas (no es nada difícil traficar una nano fábrica).

• Es importante recordar que una regulación abusiva o restrictiva• Es importante recordar que una regulación abusiva o restrictiva puede fomentar espionaje interno; al menos un espía atómica en los Estados Unidos tenían motivaciones ideológicas. La disponibilidad no controlada de la nanotecnología molecular agudiza muchos de los peligros y riesgos citados aquí.


• Programas de nanotecnología que compiten entre si, programas que compiten entre sí suponen un peligro para el control de la nanotecnología. Cualquier programa de nanotecnología supone una oportunidad para que se robe la tecnología o se le quiten las restricciones jurídicas impuestastecnología o se le quiten las restricciones jurídicas impuestas.

• Cada país con un programa independiente de nanotecnología tiene el potencial para ser un jugador individual en una carrera de p p j garmas nanotecnológicas.

• Una posibilidad menor para imponer controles podría dificultar la imposición y el seguimiento de controles jurídicos, pero esto a su vez podría llevar a mayores esfuerzos para imponer unos controles todavía más estrictos.

Riesgos de la NanotecnologíaRiesgos de la Nanotecnología • Abandono o ilegalización de la nanotecnología molecular, Ante todos

los riesgos de la nanotecnología, existirá una gran tentación por parte de bi d il li l Si b f i lgobiernos de ilegalizarla. Sin embargo, no pensamos que esto ofreciese la

solución ideal. Muchos países ya invierten millones de dólares en la investigación en la nanotecnología básica. Dentro de una década, la nanotecnología avanzada estará al alcance de las grandes empresas.

• Será imposible ilegalizarla a nivel mundial. Y si los países en los que existe un mayor conocimiento de los potenciales riesgos de la nanotecnología dejan de desarrollarla, pues entonces aquellos países menos responsables j , p q p pla desarrollarán y empezarán a comercializarla. Además, una regulación jurídica no tendrá mucho impacto sobre programas militares clandestinos.

• En teoría se podría retrasar los avances de la nanotecnología molecular• En teoría se podría retrasar los avances de la nanotecnología molecular mediante una regulación jurídica muy dura, pero esto podría empeorar las cosas a largo plazo. Si se retrasase el desarrollo de la nanotecnología molecular hasta que fuese relativamente sencillo, entonces sería más complicado estar al día con todos los programas de nanotecnología quecomplicado estar al día con todos los programas de nanotecnología que estén en marcha.

Mas avances nanotecnológicosMas avances nanotecnológicos

• Protectores solares con nanopartículas • Ordenador molecular capaz de procesar en paralelo• Nuevo material basado en madera, competente con la dureza

del diamante• Prendas con propiedades asombrosas• Retinas artificiales basadas en nanopartículas• Bebe-robot con inteligencia artificial• Aislante con nanotecnología• Nanomotores impulsados por enzimas• Dispositivos de vendajes con nanotecnología

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nanotecnologia [Sólo lectura] - Webnodefiles.jmnchn.webnode.com/200000000-2a0792b011/Intro a la... · 2008. 4. 5. · CONCEPTO •“Nanotecnología“ es el estudio, diseño,es

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