Química y Nanotecnología
La nanociencia y la nanotecnología son disciplinas que se han consolidado en los últimos treinta años, aunque ya en el año 1959 el Premio Nobel de física Richard Feynman, en su famosa y profética conferencia “En el fondo hay mucho sitio” anticipó muchos de los conceptos e instrumentos que se manejan actualmente en dichas disciplinas. La primera se puede definir como el conjunto de conocimientos y técnicas que permiten observar, caracterizar, entender y predecir las propiedades de objetos y estructuras de tamaño nanométrico. Por cierto, un nanómetro (1 nm) es la mil millonésima parte de un metro, una longitud realmente muy pequeña en la que tan solo podríamos alinear unos pocos átomos.
La nanotecnología va un poco más allá de la nanociencia y se afana por buscar aplicación a los sorprendentes fenómenos que tienen lugar en la nanoescala. Habitualmente denominamos nanoescala o nanomundo al intervalo de longitudes comprendido aproximadamente entre 1 y 100 nm. Por cierto, los objetos y estructuras propios de la nanoescala se denominan nanoobjetos y nanoestructuras, respectivamente.
Los fenómenos que ocurren en la nanoescala tienen su origen, por un lado, en el importante papel que juegan las superficies en los nanoobjetos. Es fácil entender que cuanto más pequeña es una estructura la fracción de átomos ubicados en sus superficies exteriores es mucho mayor.
Además, hay que tener en cuenta otros fenómenos que sólo la intrigante Mecánica Cuántica puede explicar. Un ejemplo de estos sorprendentes efectos lo encontramos en el oro: de todos es sabido que este noble metal presenta habitualmente una coloración amarilla, pero cuando se presenta con formato nanométrico puede mostrar diferentes tonalidades en función del tamaño y la forma de la nanopartícula, como ocurre con el oro disperso en algunas vidrieras medievales o en las disoluciones coloidales. Mediante el control de la geometría y el tamaño de los nanoobjetos también se pueden modificar propiedades como la conductividad eléctrica, la reactividad química, la elasticidad, la magnetización, la coloración, etc. Por eso se dice, con toda razón, que "lo pequeño, lo ‘nano’, es diferente".
Además de diferente, el nanomundo es bello. Hemos podido acceder a esta belleza gracias a herramientas como el microscopio de efecto túnel (STM) y el microscopio de fuerzas atómicas (AFM). Por el desarrollo del microscopio STM Heinrich Rohrer y Gerd Binnig recibieron el Premio Nobel de Física en 1986. Las imágenes que acompañan este texto han sido obtenidas mediante técnicas STM y AFM y son finalistas en algunas de las dos ediciones del concurso internacional SPMAGE, organizado por el CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid. Estas herramientas permiten la observación y manipulación tanto de átomos y moléculas como de estructuras y materiales biológicos.
¿Quiénes son los científicos que trabajan en nanotecnología? ¿Quiénes ejercen de nanotecnólogos? Lo cierto es que la nanotecnología evoluciona mediante la convergencia de las ideas y propuestas de biólogos, químicos, físicos, ingenieros y médicos. Estamos ante una disciplina realmente multidisciplinar donde confluyen estrategias y métodos que nos van a permitir diseñar, sintetizar y fabricar nanomateriales, nanoobjetos y nanodispositivos con propiedades mejoradas o completamente nuevas. Además, debido al carácter multidisciplinar de la nanotecnología, las aplicaciones de
ésta se van a encontrar en todos y cada uno de los sectores productivos: materiales, electrónica, informática y comunicaciones, energía y medioambiente, transporte, construcción, biotecnología, salud, alimentación, etc.
Pedro A. Serena (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC)
