NANOTECNOLOGÍA
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
moléculas (
nanomateriales). Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien
nanómetros. Se tiene una idea de lo pequeño que puede ser un
nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50
nm tiene el tamaño de 5 capas de
moléculas o
átomos -depende de qué esté hecho el nanobot-.
Nano es un
prefijo griego que indica una medida (10
-9
= 0,000 000 001), 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 nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis,
manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales
a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de
fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula
la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades
totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la
nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y
poco costosos con propiedades únicas.
NANOMATERIALES
Los
nanomateriales son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que un micrómetro en al menos una dimensión.
A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el tamaño mínimo o
máximo de un nanomaterial, algunos autores restringen su tamaño de 1 a
100 nm, una definición lógica situaría la nanoescala entre la
microescala (1 micrómetro) y la escala atómica/molecular (alrededor de
0.2 nanómetros).
NANOTUBOS
En química, se denominan
nanotubos a estructuras tubulares cuyo
diámetro es del tamaño del nanómetro. Existen nanotubos de muchos
materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el
término se aplica a los nanotubos de carbono.
Los
nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono,
como el diamante, el grafito o los fulerenos. Su estructura puede
considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí
misma
.
Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la
lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto
diámetro y geometría interna. Estos tubos, conformados como si los
extremos de un folio se uniesen por sus extremos formando un canuto, se
denominan
nanotubos monocapa o de pared simple. Existen,
también, nanotubos cuya estructura se asemeja a la de una serie de
tubos concéntricos, incluidos unos dentro de otros, a modo de muñecas
matrioskas y, lógicamente, de diámetros crecientes desde el centro a la
periferia. Estos son los
nanotubos multicapa. Se conocen derivados en los que el tubo está cerrado por media esfera de fulereno, y otros que no están cerrados.
Están siendo estudiados activamente, como los fulerenos, por su interés
fundamental para la química y por sus aplicaciones tecnológicas. Es,
por ejemplo, el primer material conocido por la humanidad capaz, en
teoría, de sustentar indefinidamente su propio peso suspendido sobre
nuestro planeta. Teóricamente permitiría construir un ascensor espacial,
debido a que para ello se necesita un material con una fuerza tensil
de 100 GPa y se calcula que los nanotubos de carbono tienen una fuerza
tensil de 200 GPa
.
Los nanotubos suelen presentar una elevada relación longitud/radio, ya
que el radio suele ser inferior a un par de nanómetros y, sin embargo,
la longitud puede
llegar a ser incluso de 10
5 nm. Debido a esta característica se pueden considerar como unidimensionales.
FULLERENO
Los
fullerenos (a veces escrito
fulerenos) son la tercera
forma más estable del carbono, tras el diamante y el grafito. El primer
fullereno se descubrió en 1985 y se han vuelto populares entre los
químicos, tanto por su belleza estructural como por su versatilidad para
la síntesis de nuevos compuestos, ya que se presentan en forma de balon
de soccer, esferas, elipsoides o cilindros. Los fullerenos esféricos
reciben a menudo el nombre de
buckyesferas y los cilíndricos el de
buckytubos o nanotubos. Reciben este nombre de Buckminster Fuller, que empleó con éxito la cúpula geodésica en la arquitectura.
El fullereno más conocido es el
buckminsterfullereno. Se trata de un fullereno formado por 60 átomos de carbono (C
60),
en el que ninguno de los pentágonos que lo componen comparten un
borde; si los pentágonos tienen una arista en común, la estructura
estará desestabilizada. La estructura de C
60 es la de una
figura geométrica truncada y se asemeja a un balón de fútbol (domo
geodésico), constituido por 20 hexágonos y 12 pentágonos, con un átomo
de carbono en cada una de las esquinas de los hexágonos y un enlace a
lo largo de cada arista. El nombre de buckminsterfullereno viene de
Richard Buckminster Fuller con motivo a una similitud de la molécula con
una de las construcciones del mencionado arquitecto.
OTROS FULLENEROS:
El fullereno C
20 es el más pequeño de todos, no tiene hexágonos, sólo 12 pentágonos, mientras que el C
70,
tiene 12 pentágonos al igual que el buckminsterfullereno, pero tiene
más hexágonos, y su forma en este caso se asemeja un balón de rugby. Un
nanotubo es una sustancia integrada por fullerenos polimerizados, en
los que los átomos de carbono a partir de un determinado punto enlazan
con los átomos de carbono de otro fullereno.
Los fullerenos cilíndricos pueden formar estructuras más complejas, asociándose entre sí y formando nanotubos.
