2. NANOTECNOLOGIA
NANOCIÈNCIA : estudi d'objectes i fenòmens a escala
nanomètrica (1-100 nm): àtoms i molècules per crear materials amb
propietats concretes.
NANOTECNOLOGIA: estudi, disseny, creació, síntesi,
manipulació i aplicació de materials, aparells i sistemes funcionals,
a través del control de la matèria a nanoescala i l'explotació de
fenòmens i propietats de la matèria a nanoescala.
Ex: gruix d'un full de paper: ~ 100.000 nm
3. Què té d'interessant la nanoescala??
Les partícules a nanoescala tenen propietats diferents si les
comparem amb les de mida normal:
--- l'àrea efectiva augmenta, i per tant, la reactivitat.
--- canvia el color en moltes substàncies, per exemple en els
semiconductors (Si, ZnO, CdO, ...) o en l'or:
--- Canvia els punts de fusió : →→
4. NANOCOMPOSTOS DEL CARBONI:
Hi ha els furel·lens i els nanotubs.
A-- FUREL·LENS: són nanoestructures
formades per 60 àtoms de carboni formant
un icosaedre (C60). Són la 3a estructura
més estable del carboni, després del diamant
i del grafit.
Aquesta estructura té la característica que pot
contenir la dosi d'un medicament concret, i
l'estructura permet que la bola es trenqui si
entra en contacte amb determinades substàncies presents al voltant de
les cèl·lules infectades i alliberar el medicament en el seu interior.
5. B-- NANOTUBS : és un material descobert
a principis dels anys 90. Els furel·lens en
forma de boles van deixar pas als furel·lens
tubulars o nanotubs, que són les fibres més
resistents que es coneixen: un únic nanotub
és de 10 a 100 vegades més resistent que un
d'equivalent en acer, i és moltíssim més lleuger
i barat. (molt més lleuger que l'alumini, el metall
més lleuger). També condueixen molt bé l'electricitat i són més elàstics
que els metalls.
Els nanotubs tenen diàmetres de pocs nanòmetres (10.000 vegades més
petit que un cabell) i poden arribar, de moment a 18 mm de llargada.
6. Si el nanotub té, a més del carboni, altres elements com ara el bor,
es pot aconseguir que es converteixi en un conductor. En aquest
parlaríem de nanocables o nanointerruptors.
Això obre unes possibilitats per l'electrònica, ja que la conducció
dels electrons és quasi instantània d'un extrem a l'altre sense que hi
hagi pèrdues d'energia (cosa que passa als cables de coure
convencionals). Aquesta tecnologia es fa servir, per exemple, en les
pantalles dels telèfons mòbils.
7. APLICACIONS DELS NANOTUBS:
--- Electrònica: com poden exercir el mateix paper que el silici, es
poden emprar en dispositius electrònics però a escala molecular, on els
semiconductors deixen de funcionar.
--- Biomedicina: cèl·lules nervioses cobertes de xarxes de nanotubs de
carboni, que fan augmentar el senyal neuronal, poden arribar a
reconnectar neurones danyades.
--- Esports: a causa de la seva resistència mecànica, s'utilitzen per fer
més fortes les raquetes, els manillars, els pals de golf, ...
--- Regeneració òssia i de teixits: són uns excel·lents materials de fusió
gràcies a la seva resistència mecànica, flexibilitat, elasticitat i baixa
densitat.
8. --- Teràpia fototèrmica: els nanotubs presenten una forta capacitat
d'absorció de radiació infraroja (IR), mentre que els sistemes biològics
són transparents a aquesta llum. Aquesta gran capacitat d'absorció
d'IR, permet que aquests s'escalfin fins a temperatures suficientment
altes per destruir els mitocondris, fent que es mori la cèl·lula. Si això
es fa bé, es poden matar les cèl·lules canceroses, deixant intactes les
altres.
--- Transportistes de fàrmacs: ja que per la seva mida poden travessar
les membranes cel·lulars i alliberar el fàrmac a dins. També tenen
l'avantatge que poden ser eliminats completament de l'organisme i
tenen una dispersió inelàstica de fotons, és a dir, que emeten un senyal
acústic únic que permet fer el seguiment del transport del medicament
in vivo.
--- Memòries més denses: 1000 vegades més de capacitat. (DVD's
amb milions de pel·lícules)
9. --- En medicina : ADN programat per produir determinades
substàncies, reparació de teixits mitjançant la construcció d'estructures
autoreparables, ...
--- Cèl·lules solars: gràcies a les singulars característiques elèctriques
dels nanotubs, es creu que poden ser eficaços en la conversió d'energia
solar en elèctrica. Està en estudi.
--- Nanoxips: miniaturització dels xips i augment de la capacitat.
--- Teixits retardants del foc, que rebutgen les olors, que degraden els
compostos químics (aplicació militar), que no s'arruguen, ...
--- Nanocatalitzadors per millorar l'eficiència en els reaccions
energètiques.
10. --- Filtres per depurar les aigües, que tenen els porus tan petits (de
menys de 100 nm ) que no deixen passar ni virus ni bacteris.
--- En la construcció: permetrà identificar i reparar automàticament
esquerdes en carreteres i edificis, obtenir materials més resistents que
l'acer i el formigó, ...
--- Materials amb aïllament tèrmic i acústic perfecte.
11. --- Teixits hidròfobs, que repelen les taques o l'aigua: nanofibres
que creen un coixí d'aire al voltant de les fibres, actuant com la
pell del préssec, fent que el líquid llisqui i no impregni el teixit.
12. MÉS APLICACIONS DE LA NANOTECNOLOGIA
--- Gases per cremades: contenen nanopartícules d'argent
que actuen com a antibacterians contra més de 150 microbis.
--- Adhesius per a restauració dental: contenen nanopartícules
de silici que permeten fer unions fortes entre l'esmalt de les
dents i les corones dentals.
--- Diagnòstic de malalties: s'utilitzen nanopartícules d'or per a
l'observació de nivells de glucosa en sang i nanopartícules
magnètiques per a la detecció precoç de cèl·lules cancerígenes,
VIH i Alzheimer.
--- Electrònica: S'utilitzen nanopartícules metàl·liques per a la
fabricació de nanotransistors i memòries d'ordinador.
13. NANOROBOTS
Un nanorobot és una màquina molt petita feta a base d'àtoms i
molècules, la finalitat de la qual és fer un treball específic en una
dimensió molecular, per exemple reparar o destruir una cèl·lula.
A més a més, aquestes petites màquines poden enviar informació a
l'exterior i rebre-la, amb la qual cosa, l'activitat dels nanorobots pot ser
controlada mitjançant una computadora.
Una de les aplicacions més atractives es troba en la medicina: reparar
teixits danyats, destruir tumors o detectar alteracions en algun òrgan.
Una altra aplicació pot ser en la branca de l'ecologia: destruir agents
contaminants per mitjà d'un atac químic selectiu, transformant-los en
materials innocus pel medi ambient.
14. Nanorobot transportant
espermatozoides cap al seu destí,
augmentant les possibilitats de que hi
arribin
Nanorobot transportant glòbuls vermells
per ajudar-los a fluir i evitar malalties
coronàries greus.
Nanorobot atacant una cèl·lula cancerígena
15. La cirurgia plàstica podrà ser duta
a terme per nanomàquines. Aquests
dispositius són petits robots
microscòpics que poden treballar a
un nivell minúscul i actuar amb
major precisió.
16. Aquesta revolució tecnològica tindrà defensors i detractors, però
és imparable:
-- Millora de la producció gràcies a l'abaratiment i la rapidesa de
la producció de prototips.
-- Matèries primeres més barates (minimització dels costos de
producció)
IMPACTE SENSE FRONTERES
TRANSFORMACIÓ GLOBAL
17. Per estudiar els objectes i la matèria a nanoescala, es fan servir
els microscopis d'efecte túnel: dissenyat a la dècada dels 80,
aquest instrument no ofereix una imatge directa de l'objecte,
sinó que fa com un escombratge de la superfície àtom a àtom.
És una agulla amb un àtom a l'extrem, que detecta tots els
detalls, per petits que siguin. Al final aconseguim una imatge
amb resolució atòmica.
18.
19. CONSIDERACIONS ÈTIQUES
La nanotecnologia, com tota revolució, planteja problemes ètics,
com a conseqüència de la seva repercussió sobre els éssers vius.
Factors negatius:
--- que les màquines prenguin les seves pròpies decisions sense la
supervisió de cap humà.
--- quan un grup d'elit d'humans prengui el control del món,
esclavitzant a la resta.
