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Nanotecnología

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Historia

La nanociencia y la nanotecnología solo se hicieron posibles en la década de 1910 con el desarrollo de las primeras herramientas para medir y hacer nanoestructuras. Pero el desarrollo real comenzó con el descubrimiento de electrones y neutrones que mostraron a los científicos que la materia realmente puede existir en una escala mucho más pequeña de lo que normalmente pensamos que es pequeño, y / o lo que creían que era posible en ese momento. Fue en este momento cuando se originó la curiosidad por las nanoestructuras.

El microscopio de fuerza atómica (AFM) y el microscopio de túnel de exploración (STM) son dos versiones tempranas de sondas de exploración que lanzaron la nanotecnología. Existen otros tipos de microscopía de sonda de barrido, todos derivados de las ideas del microscopio confocal de barrido desarrollado por Marvin Minsky en 1961 y el microscopio acústico de barrido (SAM) desarrollado por Calvin Quate y compañeros de trabajo en la década de 1970, que permitieron ver estructuras a nanoescala. La punta de una sonda de escaneo también se puede utilizar para manipular nanoestructuras (un proceso llamado ensamblaje posicional). La metodología de posicionamiento de escaneo orientada a funciones sugerida por Rostislav Lapshin parece ser una forma prometedora de implementar estas nanomanipulaciones en modo automático. Sin embargo, este sigue siendo un proceso lento debido a la baja velocidad de exploración del microscopio. También se desarrollaron varias técnicas de nanolitografía, como la nanolitografía por inmersión, la litografía con haz de electrones o la litografía con nanoimpresión. La litografía es una técnica de fabricación de arriba hacia abajo donde un material a granel se reduce en tamaño a un patrón a nanoescala.

Los primeros conceptos distintivos en nanotecnología (pero anteriores al uso de ese nombre) fueron en "Hay mucho espacio en la parte inferior", una charla dada por el físico Richard Feynman en una reunión de la American Physical Society en Caltech el 29 de diciembre de 1959 1. Feynman describió un proceso mediante el cual se podría desarrollar la capacidad de manipular átomos y moléculas individuales, utilizando un conjunto de herramientas precisas para construir y operar otro conjunto proporcionalmente más pequeño, hasta la escala necesaria. En el curso de esto, señaló, surgirían problemas de escala debido a la magnitud cambiante de varios fenómenos físicos: la gravedad se volvería menos importante, la tensión superficial y la atracción de Van der Waals se volverían más importantes. Esta idea básica parece factible, y el ensamblaje exponencial la mejora con paralelismo para producir una cantidad útil de productos finales.

Ocho alótropos de carbono

El término "nanotecnología" fue definido por el profesor de la Universidad de Ciencias de Tokio Norio Taniguchi en un artículo de 1974 2 como sigue: "La 'nanotecnología' consiste principalmente en el procesamiento, separación, consolidación y deformación de materiales por un átomo o por una molécula". En la década de 1980, el Dr. K. Eric Drexler exploró la idea básica de esta definición con mucha más profundidad, promoviendo la importancia tecnológica de los fenómenos y dispositivos de nanoescala a través de discursos y el libro. Motores de creación: la era venidera de la nanotecnología3, y así el término adquirió su sentido actual.

La nanotecnología y la nanociencia comenzaron a principios de la década de 1980 con dos desarrollos importantes; el nacimiento de la ciencia de clúster y la invención del microscopio de túnel de exploración (STM). Este desarrollo condujo al descubrimiento de fullerenos en 1986 y nanotubos de carbono unos años más tarde. En otro desarrollo, se estudió la síntesis y las propiedades de los nanocristales semiconductores. Esto condujo a un número cada vez mayor de nanopartículas de óxido metálico de puntos cuánticos. El microscopio de fuerza atómica se inventó cinco años después de la invención del STM. El AFM usa la fuerza atómica para "ver" los átomos.

Conceptos fundamentales

Un nanómetro (nm) es una milmillonésima, o 10-9 de un metro. A modo de comparación, las longitudes de enlace carbono-carbono típicas, o la separación entre estos átomos en una molécula, están en el rango de .12-.15 nm, y una doble hélice de ADN tiene un diámetro de alrededor de 2 nm. Por otro lado, las formas de vida celular más pequeñas, las bacterias del género Mycoplasma, tienen alrededor de 200 nm de longitud.

De mayor a menor: una perspectiva de materiales

Imagen de reconstrucción en una superficie limpia de Au (100), tal como se visualiza mediante microscopía de túnel de barrido. Los átomos individuales que componen la superficie son visibles.

Un aspecto único de la nanotecnología es la proporción enormemente aumentada del área superficial al volumen presente en muchos materiales a nanoescala que abre nuevas posibilidades en la ciencia basada en la superficie, como la catálisis. Varios fenómenos físicos se vuelven notablemente pronunciados a medida que disminuye el tamaño del sistema. Estos incluyen efectos mecánicos estadísticos, así como efectos mecánicos cuánticos, por ejemplo, el "efecto de tamaño cuántico", donde las propiedades electrónicas de los sólidos se alteran con grandes reducciones en el tamaño de las partículas. Este efecto no entra en juego yendo de macro a micro dimensiones. Sin embargo, se vuelve dominante cuando se alcanza el rango de tamaño nanométrico. Además, una serie de propiedades físicas cambian en comparación con los sistemas macroscópicos. Un ejemplo es el aumento del área superficial al volumen de materiales.

Los materiales reducidos a la nanoescala pueden mostrar repentinamente propiedades muy diferentes en comparación con lo que exhiben en una macroescala, lo que permite aplicaciones únicas. Por ejemplo, las sustancias opacas se vuelven transparentes (cobre); los materiales inertes se convierten en catalizadores (platino); los materiales estables se vuelven combustibles (aluminio); los sólidos se convierten en líquidos a temperatura ambiente (oro); los aisladores se convierten en conductores (silicio). Un material como el oro, que es químicamente inerte a escalas normales, puede servir como un potente catalizador químico a nanoescalas. Gran parte de la fascinación por la nanotecnología proviene de estos fenómenos cuánticos y superficiales únicos que la materia exhibe a nanoescala.

Simple a complejo: una perspectiva molecular

La química sintética moderna ha llegado al punto en el que es posible preparar moléculas pequeñas para casi cualquier estructura. Estos métodos se utilizan hoy en día para producir una amplia variedad de productos químicos útiles, como productos farmacéuticos o polímeros comerciales. Esta capacidad plantea la cuestión de extender este tipo de control al siguiente nivel más grande, buscando métodos para ensamblar estas moléculas individuales en ensamblajes supramoleculares que consisten en muchas moléculas dispuestas de manera bien definida.

Estos enfoques utilizan los conceptos de autoensamblaje molecular y / o química supramolecular para organizarse automáticamente en alguna conformación útil a través de un enfoque ascendente. El concepto de reconocimiento molecular es especialmente importante: las moléculas pueden diseñarse de modo que se favorezca una conformación o disposición específica. Las reglas de emparejamiento de bases de Watson-Crick son un resultado directo de esto, como lo es la especificidad de una enzima dirigida a un solo sustrato, o el plegamiento específico de la proteína misma. Por lo tanto, dos o más componentes pueden diseñarse para ser complementarios y mutuamente atractivos de modo que formen un todo más complejo y útil.

Tales enfoques ascendentes deberían, en términos generales, ser capaces de producir dispositivos en paralelo y mucho más baratos que los métodos descendentes, pero podrían verse abrumados a medida que aumenta el tamaño y la complejidad del ensamblaje deseado. Las estructuras más útiles requieren arreglos de átomos complejos y termodinámicamente improbables. Sin embargo, hay muchos ejemplos de autoensamblaje basados ​​en el reconocimiento molecular en biología, especialmente el emparejamiento de bases de Watson-Crick y las interacciones enzima-sustrato. El desafío para la nanotecnología es si estos principios pueden usarse para diseñar nuevas construcciones además de las naturales.

Nanotecnología molecular

La nanotecnología molecular, a veces llamada fabricación molecular, es un término dado al concepto de nanosistemas diseñados (máquinas a nanoescala) que operan a escala molecular. Está especialmente asociado con el concepto de ensamblador molecular, una máquina que puede producir una estructura o dispositivo deseado átomo por átomo utilizando los principios de la mecanosíntesis. La fabricación en el contexto de nanosistemas productivos no está relacionada y debe distinguirse claramente de las tecnologías convencionales utilizadas para fabricar nanomateriales, como los nanotubos de carbono y las nanopartículas.

Cuando el término "nanotecnología" fue acuñado y popularizado independientemente por Eric Drexler (quien en ese momento desconocía un uso anterior de Norio Taniguchi) se refería a una tecnología de fabricación futura basada en sistemas de máquinas moleculares. La premisa era que las analogías biológicas a escala molecular de los componentes de máquinas tradicionales demostraban que las máquinas moleculares eran posibles: por los innumerables ejemplos encontrados en biología, se sabe que miles de millones de años de retroalimentación evolutiva pueden producir máquinas biológicas sofisticadas y optimizadas estocásticamente. Se espera que los desarrollos en nanotecnología hagan posible su construcción por otros medios, tal vez utilizando principios biomiméticos. Sin embargo, Drexler y otros investigadores han propuesto que la nanotecnología avanzada, aunque tal vez inicialmente implementada por medios biomiméticos, en última instancia podría basarse en principios de ingeniería mecánica, a saber, una tecnología de fabricación basada en la funcionalidad mecánica de estos componentes (como engranajes, cojinetes, motores y miembros estructurales) que permitirían un ensamblaje posicional programable según la especificación atómica PNAS-1981. El rendimiento físico y de ingeniería de los diseños ejemplares se analizó en el libro de Drexler. 4. Pero el análisis de Drexler es muy cualitativo y no aborda cuestiones muy apremiantes, como los problemas de "dedos gordos" y "dedos pegajosos", que son problemas relacionados con la dificultad de manejo y montaje en la nanoescala. En general, es muy difícil ensamblar dispositivos a escala atómica, ya que todo lo que uno tiene para colocar los átomos son otros átomos de tamaño y adherencia comparables.

Otra vista, presentada por Carlo Montemagno 5 es que los futuros nanosistemas serán híbridos de tecnología de silicio y máquinas moleculares biológicas. Otro punto de vista, presentado por el fallecido Richard Smalley, es que la mecanosíntesis es imposible debido a las dificultades para manipular mecánicamente las moléculas individuales. Esto condujo a un intercambio de cartas. 6 en la publicación de ACS Chemical & Engineering News en 2003.

Aunque la biología demuestra claramente que los sistemas de máquinas moleculares son posibles, las máquinas moleculares no biológicas actualmente solo están en su infancia. Los líderes en investigación sobre máquinas moleculares no biológicas son el Dr. Alex Zettl y sus colegas en Lawrence Berkeley Laboratories y UC Berkeley. Han construido al menos tres dispositivos moleculares distintos cuyo movimiento se controla desde el escritorio con un voltaje cambiante: un nanomotor de nanotubos, un actuador molecular 7y un oscilador de relajación nanoelectromecánico 8 Ho y Lee, en la Universidad de Cornell, realizaron un experimento que indica que es posible el ensamblaje molecular posicional en 1999. Utilizaron un microscopio de túnel de exploración para mover una molécula individual de monóxido de carbono (CO) a un átomo de hierro (Fe) individual que se sienta en una plata plana. cristal y unió químicamente el CO al Fe aplicando un voltaje.

La investigación actual

Representación gráfica de un rotaxano, útil como interruptor molecular.Este dispositivo transfiere energía de capas nano-delgadas de pozos cuánticos a nanocristales por encima de ellos, haciendo que los nanocristales emitan luz visible 9

La nanotecnología es un término muy amplio, hay muchos subcampos diferentes, pero a veces superpuestos, que podrían caer bajo su paraguas. Las siguientes vías de investigación podrían considerarse subcampos de la nanotecnología. Tenga en cuenta que estas categorías no son concretas y un solo subcampo puede superponerse a muchas de ellas, especialmente a medida que el campo de la nanotecnología continúa madurando.

Nanomateriales

Esto incluye subcampos que desarrollan o estudian materiales que tienen propiedades únicas derivadas de sus dimensiones a nanoescala.

  • La ciencia coloide ha dado lugar a muchos materiales que pueden ser útiles en nanotecnología, como los nanotubos de carbono y otros fullerenos, y varias nanopartículas y nanorods.
  • Los materiales a nanoescala también se pueden usar para aplicaciones a granel; La mayoría de las aplicaciones comerciales actuales de la nanotecnología son de este sabor.
  • Se ha avanzado en el uso de estos materiales para aplicaciones médicas.

Enfoques de abajo hacia arriba

Estos buscan organizar componentes más pequeños en ensamblajes más complejos.

  • DNA Nanotechnology utiliza la especificidad del emparejamiento de bases de Watson-Crick para construir estructuras bien definidas a partir de ADN y otros ácidos nucleicos.
  • En términos más generales, el autoensamblaje molecular busca utilizar conceptos de química supramolecular, y reconocimiento molecular en particular, para hacer que los componentes de una sola molécula se organicen automáticamente en alguna conformación útil.

Enfoques de arriba hacia abajo

Estos buscan crear dispositivos más pequeños mediante el uso de dispositivos más grandes para dirigir su ensamblaje.

  • Muchas tecnologías derivadas de los métodos convencionales de silicio en estado sólido para la fabricación de microprocesadores ahora son capaces de crear características menores de 100 nm, que entran en la definición de nanotecnología. Los discos duros gigantes basados ​​en magnetorresistencia que ya están en el mercado se ajustan a esta descripción, al igual que las técnicas de deposición de capa atómica (ALD).
  • Las técnicas de estado sólido también se pueden utilizar para crear dispositivos conocidos como sistemas nanoelectromecánicos o NEMS, que están relacionados con los sistemas microelectromecánicos (MEMS).
  • Las puntas de microscopio de fuerza atómica se pueden usar como un "cabezal de escritura" a nanoescala para depositar una sustancia química en una superficie en un patrón deseado en un proceso llamado nanolitografía por inmersión. Esto encaja en el subcampo más grande de la nanolitografía.

Enfoques funcionales

Estos buscan desarrollar componentes de una funcionalidad deseada sin importar cómo se puedan ensamblar.

  • La electrónica molecular busca desarrollar moléculas con propiedades electrónicas útiles. Estos podrían ser utilizados como componentes de una sola molécula en un dispositivo nanoelectrónico.
  • Los métodos químicos sintéticos también se pueden usar para crear motores moleculares sintéticos, como en un llamado nanocar.

Especulativo

Estos subcampos buscan anticipar qué inventos podría producir la nanotecnología, o intentar proponer una agenda a lo largo de la cual la investigación podría progresar. Estos a menudo toman una visión general de la nanotecnología, con más énfasis en sus implicaciones sociales que en los detalles de cómo se podrían crear tales inventos.

  • La nanotecnología molecular es un enfoque propuesto que implica la manipulación de moléculas individuales de formas deterministas y finamente controladas. Esto es más teórico que los otros subcampos y está más allá de las capacidades actuales.
  • Nanorobotics se centra en máquinas autosuficientes de alguna funcionalidad que funcionan a nanoescala. Hay esperanzas de aplicar nanorobots en medicina 10 11 12, aunque podría no ser fácil hacer tal cosa debido a varios inconvenientes de dichos dispositivos

13 Sin embargo, se han demostrado avances en materiales y metodologías innovadores con algunas patentes otorgadas sobre nuevos dispositivos de nanofabricación para futuras aplicaciones comerciales, que también ayudan progresivamente en el desarrollo hacia nanorobots con el uso del concepto de nanobioelectrónica incorporado.

  • La materia programable basada en átomos artificiales busca diseñar materiales cuyas propiedades puedan controlarse externamente de manera fácil y reversible.
  • Debido a la popularidad y la exposición mediática del término nanotecnología, las palabras picotecnología y femtotecnología se han acuñado por analogía, aunque solo se usan de manera informal y poco frecuente.

Herramientas y tecnicas

Configuración típica de AFM. Un voladizo microfabricado con una punta afilada se desvía por las características en una superficie de muestra, al igual que en un fonógrafo, pero en una escala mucho más pequeña. Un rayo láser se refleja desde la parte trasera del voladizo en un conjunto de fotodetectores, lo que permite medir la desviación y ensamblarla en una imagen de la superficie.

Otra técnica utiliza SPT ™ (herramienta de diseño de superficies) como el "cartucho de tinta" molecular. Cada SPT es un dispositivo de manejo de microfluidos basado en microcantilever. Los SPT contienen un solo cabezal de impresión de microcantilever o múltiples microcantilevers para la impresión simultánea de múltiples especies moleculares. La red microfluídica integrada transporta muestras de fluidos desde depósitos ubicados en el SPT a través de microcanales hasta el extremo distal del voladizo. Por lo tanto, los SPT se pueden utilizar para imprimir materiales que incluyen muestras biológicas como proteínas, ADN, ARN y virus completos, así como muestras no biológicas como soluciones químicas, coloides y suspensiones de partículas. Los SPT se usan más comúnmente con impresoras moleculares.

Las técnicas nanotecnológicas incluyen las utilizadas para la fabricación de nanocables, las utilizadas en la fabricación de semiconductores, como la litografía ultravioleta profunda, la litografía de haz de electrones, el mecanizado de haz de iones enfocado, la litografía de nanoimpresión, la deposición de capa atómica y la deposición de vapor molecular, y además incluyen técnicas de autoensamblaje molecular. tales como los que emplean copolímeros de dos bloques. Sin embargo, todas estas técnicas precedieron a la era de la nanotecnología y son extensiones en el desarrollo de avances científicos en lugar de técnicas que fueron diseñadas con el único propósito de crear nanotecnología y que fueron el resultado de la investigación en nanotecnología.

El enfoque de arriba hacia abajo anticipa los nanodispositivos que deben construirse pieza por pieza en etapas, de la misma manera que los artículos fabricados se fabrican actualmente. La microscopía de sonda de barrido es una técnica importante tanto para la caracterización como para la síntesis de nanomateriales. Los microscopios de fuerza atómica y los microscopios de túnel de exploración se pueden usar para observar superficies y mover átomos. Al diseñar diferentes puntas para estos microscopios, se pueden usar para tallar estructuras en superficies y para ayudar a guiar estructuras de autoensamblaje. Al utilizar, por ejemplo, un enfoque de posicionamiento de escaneo orientado a características, los átomos se pueden mover sobre una superficie con técnicas de microscopía de sonda de escaneo. En la actualidad, es costoso y requiere mucho tiempo para la producción en masa, pero es muy adecuado para la experimentación en laboratorio.

En contraste, las técnicas ascendentes construyen o hacen crecer estructuras más grandes átomo por átomo o molécula por molécula. Estas técnicas incluyen síntesis química, autoensamblaje y ensamblaje posicional. Otra variación del enfoque ascendente es la epitaxia de haz molecular o MBE. Investigadores de los Laboratorios de Bell Telephone como John R. Arthur, Alfred Y. Cho y Art C. Gossard desarrollaron e implementaron MBE como herramienta de investigación a fines de los años sesenta y setenta. Las muestras realizadas por MBE fueron clave para el descubrimiento del efecto Hall cuántico fraccional por el que se otorgó el Premio Nobel de Física de 1998. MBE permite a los científicos establecer capas de átomos atómicamente precisas y, en el proceso, construir estructuras complejas. Importante para la investigación sobre semiconductores, MBE también se usa ampliamente para hacer muestras y dispositivos para el campo emergente de la spintrónica.

Las técnicas más nuevas, como la interferometría de polarización dual, permiten a los científicos medir cuantitativamente las interacciones moleculares que tienen lugar a escala nanométrica.

Aplicaciones

Aunque ha habido mucha expectación sobre las posibles aplicaciones de la nanotecnología, la mayoría de las aplicaciones comercializadas actuales se limitan al uso de nanomateriales pasivos de "primera generación". Estos incluyen nanopartículas de dióxido de titanio en protector solar, cosméticos y algunos productos alimenticios; nanopartículas de plata en envases de alimentos, ropa, desinfectantes y electrodomésticos; nanopartículas de óxido de zinc en protectores solares y cosméticos, recubrimientos superficiales, pinturas y barnices para muebles de exterior; y nanopartículas de óxido de cerio como catalizador de combustible. El Centro Woodrow Wilson para el Proyecto de Eruditos Internacionales sobre Nanotecnologías Emergentes alberga un inventario de productos de consumo que ahora contienen nanomateriales.14

Sin embargo, otras aplicaciones que requieren una manipulación o disposición real de los componentes a nanoescala esperan nuevas investigaciones. Aunque las tecnologías actualmente marcadas con el término 'nano' a veces están poco relacionadas y están muy lejos de los objetivos tecnológicos más ambiciosos y transformadores de este tipo en las propuestas de fabricación molecular, el término todavía connota tales ideas. Por lo tanto, puede existir el peligro de que se forme o se forme una "nano burbuja" a partir del uso del término por parte de científicos y empresarios para obtener fondos, independientemente del interés en las posibilidades transformadoras de un trabajo más ambicioso y con visión de futuro.

La National Science Foundation (una importante fuente de financiación para la nanotecnología en los Estados Unidos) financió al investigador David Berube para estudiar el campo de la nanotecnología. Sus hallazgos se publican en la monografía "Nano-Hype: The Truth Behind the Nanotechnology Buzz.15"Este estudio publicado concluye que gran parte de lo que se vende como" nanotecnología "es, de hecho, una reestructuración de la ciencia de los materiales, lo que está dando lugar a una" industria de nanotecnología basada únicamente en la venta de nanotubos, nanocables y similares "que" terminará " con unos pocos proveedores que venden productos de bajo margen en grandes volúmenes ".

Trascendencia

Debido a las afirmaciones de gran alcance que se han hecho sobre las posibles aplicaciones de la nanotecnología, se han planteado una serie de inquietudes sobre los efectos que tendrán en nuestra sociedad si se realizan, y qué medidas, si las hay, son apropiadas para mitigar estos riesgos. Los problemas a corto plazo incluyen los efectos que el uso generalizado de nanomateriales tendría sobre la salud humana y el medio ambiente. Las preocupaciones a más largo plazo se centran en las implicaciones que las nuevas tecnologías tendrán para la sociedad en general, y si esto podría conducir a una economía posterior a la escasez o, como alternativa, exacerbar la brecha de riqueza entre las naciones desarrolladas y en desarrollo.

Problemas de salud y medioambientales.

Existe un creciente cuerpo de evidencia científica que demuestra el potencial de algunos nanomateriales para ser tóxicos para los humanos o el medio ambiente. 161718.

Cuanto más pequeña es una partícula, mayor es su relación superficie / volumen y mayor es su reactividad química y actividad biológica. La mayor reactividad química de los nanomateriales resulta en una mayor producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), incluidos los radicales libres. La producción de ROS se ha encontrado en una amplia gama de nanomateriales, incluidos fullerenos de carbono, nanotubos de carbono y óxidos metálicos de nanopartículas. La producción de ROS y radicales libres es uno de los principales mecanismos de toxicidad de nanopartículas; Puede provocar estrés oxidativo, inflamación y el consiguiente daño a las proteínas, membranas y ADN. 19.

El tamaño extremadamente pequeño de los nanomateriales también significa que el cuerpo humano los absorbe mucho más fácilmente que las partículas de mayor tamaño. Los nanomateriales pueden atravesar membranas biológicas y acceder a células, tejidos y órganos que las partículas de mayor tamaño normalmente no pueden. Los nanomateriales pueden acceder al torrente sanguíneo después de la inhalación o ingestión. Al menos algunos nanomateriales pueden penetrar en la piel; incluso micropartículas más grandes pueden penetrar en la piel cuando se flexiona. La piel rota es una barrera de partículas ineficaz, lo que sugiere que el acné, el eccema, las heridas o las quemaduras solares graves pueden permitir la absorción de nanomateriales por la piel más fácilmente. Una vez en el torrente sanguíneo, los nanomateriales se pueden transportar alrededor del cuerpo y son absorbidos por órganos y tejidos, incluidos el cerebro, el corazón, el hígado, los riñones, el bazo, la médula ósea y el sistema nervioso. Los nanomateriales han demostrado ser tóxicos para los tejidos humanos y los cultivos celulares, lo que resulta en un aumento del estrés oxidativo, la producción de citocinas inflamatorias y la muerte celular. A diferencia de las partículas más grandes, los nanomateriales pueden ser absorbidos por las mitocondrias celulares y el núcleo celular. Los estudios demuestran el potencial de los nanomateriales para causar mutación de ADN e inducir daños estructurales importantes a las mitocondrias, incluso resultando en la muerte celular.

Por lo tanto, el tamaño es un factor clave para determinar la toxicidad potencial de una partícula. Sin embargo, no es el único factor importante. Otras propiedades de los nanomateriales que influyen en la toxicidad incluyen: composición química, forma, estructura superficial, carga superficial, agregación y solubilidad, y la presencia o ausencia de grupos funcionales de otros productos químicos. La gran cantidad de variables que influyen en la toxicidad significa que es difícil generalizar sobre los riesgos para la salud asociados con la exposición a nanomateriales: cada nuevo nanomaterial debe evaluarse individualmente y deben tenerse en cuenta todas las propiedades del material.

En su informe seminal 200420, la Royal Society del Reino Unido recomendó que los nanomateriales se regulen como nuevos productos químicos, que los laboratorios de investigación y las fábricas traten a los nanomateriales "como si fueran peligrosos", que se evite en la medida de lo posible la liberación de nanomateriales al medio ambiente y que se eviten los productos que contienen nanomateriales sujeto a nuevos requisitos de pruebas de seguridad antes de su lanzamiento comercial. Sin embargo, las regulaciones en todo el mundo aún no pueden distinguir entre materiales en su forma a nanoescala y en masa. Esto significa que los nanomateriales permanecen efectivamente no regulados; No existe un requisito reglamentario para que los nanomateriales se enfrenten a nuevas pruebas de salud y seguridad o evaluación de impacto ambiental antes de su uso en productos comerciales, si estos materiales ya han sido aprobados a granel.

Los riesgos para la salud de los nanomateriales son de particular preocupación para los trabajadores que pueden enfrentar exposición ocupacional a los nanomateriales a niveles más altos, y de manera más rutinaria, que el público en general.

Implicaciones y desafíos sociales más amplios.

Más allá de los riesgos de toxicidad para la salud humana y el medio ambiente asociados con los nanomateriales de primera generación, la nanotecnología tiene implicaciones sociales más amplias y plantea desafíos sociales más amplios. Los científicos sociales han sugerido que los problemas sociales de la nanotecnología deben entenderse y evaluarse no solo como riesgos o impactos "posteriores", sino como desafíos que deben tenerse en cuenta en la investigación y la toma de decisiones "posteriores", a fin de garantizar un desarrollo tecnológico que cumpla con los objetivos sociales. Muchos científicos sociales y organizaciones de la sociedad civil sugieren además que la evaluación de la tecnología y la gobernanza también deben involucrar la participación pública. 21.

Algunos observadores sugieren que la nanotecnología se construirá de manera incremental, como lo hizo la revolución industrial de los siglos XVIII y XIX, hasta que cobra ritmo para impulsar una revolución nanotecnológica que reestructurará radicalmente nuestras economías, nuestros mercados laborales, el comercio internacional, las relaciones internacionales, las estructuras sociales, las libertades civiles. , nuestra relación con el mundo natural e incluso lo que entendemos como humanos. Otros sugieren que puede ser más preciso describir los cambios impulsados ​​por la nanotecnología como un "tsunami tecnológico".

Las implicaciones del análisis de una nueva tecnología tan poderosa siguen estando fuertemente divididas. Los optimistas, incluidos muchos gobiernos, ven que la nanotecnología ofrece abundancia de material ambientalmente benigno para todos al proporcionar suministros universales de agua limpia; alimentos y cultivos de ingeniería atómica que dan como resultado una mayor productividad agrícola con menos requisitos de mano de obra; alimentos 'inteligentes' interactivos nutricionalmente mejorados; generación de energía barata y poderosa; fabricación limpia y altamente eficiente; formulación radicalmente mejorada de medicamentos, diagnóstico y reemplazo de órganos; capacidades mucho mayores de almacenamiento de información y comunicación; aparatos interactivos "inteligentes"; y mayor rendimiento humano a través de tecnologías convergentes 22.

Los nanoescépticos sugieren que la nanotecnología simplemente exacerbará los problemas derivados de la inequidad socioeconómica existente y la distribución desigual del poder al crear mayores inequidades entre ricos y pobres a través de una inevitable nano-división (la brecha entre quienes controlan las nuevas nanotecnologías y aquellos cuyos productos , servicios o mano de obra son desplazados por ellos); desestabilizando las relaciones internacionales a través de una creciente carrera de armamentos nano y un mayor potencial de armas biológicas; proporcionando las herramientas para la vigilancia ubicua, con implicaciones significativas para la libertad civil; derribando las barreras entre la vida y la no vida a través de la nanobiotecnología, y redefiniendo incluso lo que significa ser humano.

Ver también

Notas

  1. ↑ Alan Chodos, (ed.) Sociedad Americana de Física"29 de diciembre de 1959: Conferencia Clásica CalTech de Feynman". Consultado el 28 de junio de 2007.
  2. ^ N. Taniguchi. "Sobre el concepto básico de 'nanotecnología'". Proc. Intl. Conf. Pinchar. Ing. Parte II, (1974) (Tokio: Sociedad Japonesa de Ingeniería de Precisión)
  3. ^ K. Eric Drexler. 1992 Nanosistemas: maquinaria molecular, fabricación y computación. (Nueva York: Wiley. ISBN 0471575186) Nanosistemas: maquinaria molecular, fabricación y computación recuperado el 30 de noviembre de 2007.
  4. ↑ Ibid. Nanosistemas: maquinaria molecular, fabricación y computación
  5. ↑ Carlo Montemagno, UCLA People: "Carlo Montemagno". Consultado el 30 de noviembre de 2007.
  6. Noticias americanas de química e ingeniería Consultado el 28 de junio de 2007.
  7. ↑ B. C. Regan, et al. Nano Letters 5(9)(2005):1730-1733.Motor accionado por nanocristales Consultado el 28 de junio de 2007.
  8. ^ B. C. Regan, et al. "Relajación nanoelectromecánica impulsada por la prueba de superficie" Letras de Física Aplicada 86 (2005): 123119. (UC Berkeley) Consultado el 28 de junio de 2007.
  9. ↑ Los nanocristales inalámbricos irradian eficientemente la luz visible de Sandina National Labs. Consultado el 28 de junio de 2007.
  10. ↑ Z. Ghalanbor, S.A. Marashi y B. Ranjbar. 2005. "La nanotecnología ayuda a la medicina: nadadores a nanoescala y sus futuras aplicaciones". Hipótesis Médicas 65 (1): 198-199.
  11. ↑ T. Kubik, K. Bogunia-Kubik y M. Sugisaka. 2005. "Nanotecnología de guardia en aplicaciones médicas". Biotecnología Farmacéutica Actual 6 (1): 17-33.
  12. ↑ A. Cavalcanti y R.A. Freitas, Jr. 2005. "Diseño de control de nanorobóticos: un enfoque de comportamiento colectivo para la medicina". Transacciones de IEEE sobre Nanobioscience 4 (2): 133-140.
  13. ↑ R.C. Shetty 2005. "Posibles dificultades de la nanotecnología en sus aplicaciones a la medicina: incompatibilidad inmune de los nanodispositivos". Hipótesis Médicas 65 (5): 998-999.
  14. Un inventario de productos de consumo de nanotecnología Woodrow Wilson International Center for Scholars Consultado el 29 de junio de 2007.
  15. ^ David M. Berube. 2006 Nano-bombo: la verdad detrás del zumbido de la nanotecnología. (Amherst, Nueva York: Prometheus Books. ISBN 1591023513)
  16. ^ Peter HM Hoet, y col. "Nanopartículas: riesgos para la salud conocidos y desconocidos". Revista de nanobiotecnología 2 (2004): 12 nanopartículas: riesgos para la salud conocidos y desconocidos Revisión y resumen. Consultado el 28 de junio de 2007.
  17. ^ Gunter Oberdorster. "Nanotoxicología: una disciplina emergente que evoluciona de los estudios de partículas ultrafinas". Perspectivas de salud ambiental 113 (7) (julio de 2005) Revisión y resumen. Consultado el 28 de junio de 2007.
  18. ↑ Günter Oberdörster, et al. Toxicología de Partículas y Fibras Toxicología de Partículas y Fibras Jun recuperado

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