La 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 explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.
Esto quiere decir que, cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, se realizan materiales completamente nuevos. Los científicos estan utilizando la nanotecnología para poder crear materiales nuevos, con propiedades únicas y sorprendentes.
►Almacenamiento, producción y conversión de energía.
►Armamento y sistemas de defensa.
►Producción agrícola.
►Tratamiento y remediación de aguas.
►Diagnóstico y cribaje de enfermedades.
►Sistemas de administración de fármacos.
►Procesamiento de alimentos.
►Remediación de la contaminación atmosférica.
►Construcción.
►Monitorización de la salud.
►Detección y control de plagas.
►Control de desnutrición en lugares pobres.
►Informática.
►Alimentos transgénicos.
►Cambios térmicos moleculares.
Si, y hay varias categorías:
►El futuro de los alimentos y la alimentación humana es una de las prioridades en los distintos estudios e investigaciones realizados alrededor del mundo.
El crecimiento de la población y la forma en la que los recursos naturales escasean son factores que han llevado a pensar en la necesidad de reactivar la producción de alimentos, pensando especialmente en los países en vías de desarrollo.
Uno de los objetivos de los alimentos para los años venideros es que cumpla con todos los requerimientos nutricionales para las personas. La ciencia que permitirá este desarrollo es la nutrigenómica, capaz de establecer el posible efecto de los nutrientes de acuerdo a las características genéticas de cada individuo y ofrecerles así una nutrición personalizada.
►El Comité de Ciencia y Tecnología de la Cámara alta del Parlamento británico ha asegurado que la falta de investigaciones científicas sobre el uso de nanotecnología en la comida hace que las autoridades de seguridad alimentaria no sean capaces de regular adecuadamente los productos que puedan ser beneficiosos o dañinos.
En un comunicado indicó que es probable que el uso de nanopartículas en los alimentos y los envases de comida aumente de forma drástica en la próxima década, pero que se sabe muy poco sobre su seguridad.
►La melamina es una sustancia industrial utilizada comúnmente en plásticos y fertilizantes. Dado que la melamina es rica en nitrógeno, cuando se añade a los alimentos puede hacer que los productos parezcan más altos en valor proteínico durante pruebas estándar. Sin embargo, cuando se ingiere, la sustancia puede causar graves problemas de salud y en algunos casos la muerte. De allí que el seguimiento de productos contaminados con melamina siga siendo una preocupación en todo el mundo.
El profesor de la University of Miami en la Facultad de Ingeniería, Na Li, y sus colaboradores han desarrollado un método rápido, económico y fácil para detectar la melamina en la leche. Recordemos que la melamina provocó el retiro del mercado de productos lácteos chinos en todo el mundo.
El nuevo método detecta la melamina utilizando nanopartículas de oro y una doble prueba de color y precipitación. La metodología de detección se completa en menos de 15 minutos.
“Los métodos actuales de detección de melamina en la leche son largos y costosos”, dice Na Li, “Nuestro trabajo representa un importante paso para la detección rápida de la melamina, el cual aborda un tema global crítico.”
El primer paso de los investigadores es separar el componente de la leche basado en caseína, el cual puede interferir con la detección de la melamina. Después, añaden las nanopartículas de oro a la solución. La interacción entre las nanopartículas de oro y la melamina provoca un cambio de color dramático que indica la presencia de melamina.
►La nanociencia y nanotecnología pueden ayudar a la India a garantizar la seguridad alimentaria mediante el aumento del rendimiento de los cultivos y la reducción del consumo, según P. Somasundaran, un nombre bien conocido en el campo de la nanotecnología. “La nanociencia y nanotecnología pueden ser utilizadas para asegurar el suministro preciso de agua y nutrientes a los cultivos, lo que aumenta el rendimiento y reduce el despilfarro”, dijo Somasundaran. “Del mismo modo, el uso adecuado de la nanotecnología también puede ayudar a reducir la cantidad de comida que cada persona necesita, garantizando patrones de consumo eficiente. Una tercera aplicación puede prevenir el daño a los cereales almacenados”, añadió Somasundaran. Somasundaran, quien enseña en la Columbia University en los EE.UU., ha aceptado presidir un grupo de trabajo establecido por la National Agricultural Cooperative Marketing Federation de la India (NAFED) sobre el uso de la ciencia y la nanotecnología para aumentar la producción agrícola y evitar daños en cereales de consumo humano.
►Investigadores del Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología (CIN2) de Cataluña han patentado un biosensor, parecido a uno de los medidores de glucosa que usan los diabéticos, que permite identificar y medir la cantidad de células cancerígenas que hay en una muestra biológica. El sistema, según explica Alfredo de la Escosura, uno de los coatures del trabajo que ha publicado la revista Analytical Chemistry, se basa en que las células cancerígenas producen unas proteínas específicas. “Hay ya muchas identificadas”, indica De la Escosura. Este carácter es el que que permite detectarlas. Y aquí viene la clave del sistema. Si se trata un conjunto de células con anticuerpos de esas proteínas cancerígenas, los primeros se unirán a las segundas, como hace una llave con su cerradura. Pero, en este caso, no se han fabricado llaves normales. Al hacerlas se les han integrado por un mecanismo de bioabsorción nanopartículas de oro. No se trata de un adorno. Estos átomos metálicos serán la clave para el funcionamiento del aparato. Porque al proceso le queda un último paso: si a ese complejo se le añade un ácido, se producen una serie de reacciones químicas que se pueden medir en el electrodo. Y su intensidad produce una corriente eléctrica que se puede convertir fácilmente en un número, de manera que se sabe no sólo que ha habido reacción, sino cuánta ha habido. O, lo que es lo mismo, no sólo se verifica si hay cáncer, sino que también se puede calcular la concentración de células tumorales.
►Gracias a la Nanotecnología, una empresa de biomedicina llamada “Biomodics”, ha ganado el premio al mejor proyecto emprendedor en Europa, el “Eurecan European Venture Contest 09″.
Esta empresa, de origen danés, ha desarrollado un nuevo tratamiento biomédico para los catéteres, que consiste en modificar su superficie a través de nanotecnología para que liberen antibióticos y sustancias antimicrobianas que impidan el depósito de bacterias. Esta solución tecnológica supera cualquier otra que haya ahora mismo en el mercado.
►En Londres, a comienzos de este año será probada una “Arteria artificial” utilizando la nanotecnología para desarrollar un pequeño injerto de bypass a partir de un material polímero.
Este material permite que el injerto imite el pulso natural de los vasos sanguíneos humanos, que permiten transportar los nutrientes necesarios a los tejidos del cuerpo.
►La nanotecnología ha permitido el desarrollo de nanopartículas con efecto antibacteriano que ayuda a crear envases en contacto con alimentos más seguros
Entre los productos nanotecnológicos para uso en materiales de contacto con alimentos, destacan las arcillas nanoestructuradas, que evitan que el oxígeno penetre en el interior de bebidas y otros alimentos, reducen los procesos de oxidación y aumentan la estabilidad y la vida media de los mismos.
►El pleno aprovechamiento de la mecánica cuántica permitiría a las computadoras del futuro resolver problemas que tomarían más que el tiempo de vida del universo en una computadora normal.
Un equipo de científicos de la University College London (UCL) y el National High Magnetic Field Lab (NHMFL) en la Florida ha descubierto una manera nueva y más eficiente para codificar la información cuántica en silicio por sí mismo.
A pesar de ser compatible con los chips de silicio a nuestro alrededor, el bismuto se ha pasado por alto hasta la fecha en favor de átomos de fósforo en la carrera por las tecnologías cuánticas, porque la microelectrónica hoy en día explota el fósforo disuelto en silicio. Sin embargo, los investigadores en Londres y Florida han encontrado que los átomos de bismuto superan a los átomos de fósforo.
El bismuto es el átomo estable más pesado y tiene un “espín” nuclear proporcionalmente grande. Su espín cuántico es como una pequeña aguja de brújula que puede existir en uno de los diez estados correspondientes a distintas inclinaciones en lugar de las dos direcciones disponibles para un núcleo de fósforo. Esto permite que los núcleos de bismuto puedan almacenar mucha más información cuántica que los núcleos de fósforo, puesto que el espacio de estado cuántico es ahora diez, en lugar de dos dimensiones.
Las observaciones llevan a la suposición de un ‘dream team’ con ambos átomos de bismuto y fósforo en silicio: como son diferentes, pueden ser manipulados independientemente. El bismuto almacena la información cuántica, mientras que el fósforo controla el flujo de información.
►En un avance importante de la física con trascendencia internacional, científicos de la Universidad de Otago han desarrollado una técnica para aislar sistemáticamente y capturar un átomo neutro en rápido movimiento. Además han visto y fotografiado este átomo por primera vez.
Un equipo de cuatro investigadores del Departamento de Física de Otago, dirigido por el Dr. Mikkel F. Andersen, utilizó la tecnología láser de refrigeración para frenar drásticamente un grupo de átomos de rubidio 85. A continuación, un rayo láser, o “pinzas ópticas”, se despliegan para aislar y mantener un átomo – momento en el que podría ser fotografiado a través de un microscopio.
Los investigadores entonces demostraron que podrían producir de forma fiable y consistente átomos atrapados individuales – un paso importante hacia la utilización de los átomos para construir equipos de próxima generación, ultrarrápidos de lógica cuántica, que aprovechan la potencia de átomos para realizar complejas tareas de procesamiento de la información.
►Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos han demostrado por primera vez la conversión de fotones individuales de 1300 nm de longitud (infrarrojo cercano) emitidos por una verdadera fuente cuántica, un punto cuántico de semiconductor, con una longitud de onda de 710 nm.
La capacidad para cambiar el color de los fotones individuales puede ayudar en el desarrollo de sistemas cuánticos híbridos para aplicaciones en comunicación cuántica, computación y metrología.
Dos recursos importantes para el procesamiento de la información cuántica son la transmisión de datos codificados en el estado cuántico de un fotón y su almacenamiento en los estados internos de larga duración de sistemas como átomos atrapados, iones o conjuntos de estado sólido. Idealmente, uno imagina a dispositivos que son buenos tanto en generar como almacenar fotones.
Sin embargo, este es un reto en la práctica, ya que mientras las memorias típicas cuánticos son adecuadas para absorber y almacenar fotones cercanos a lo visible, la transmisión se realiza mejor en longitudes de onda del infrarrojo cercano, donde la pérdida de información en fibras ópticas de telecomunicaciones es baja.
►Científicos en el Instituto Kavli de Nanociencia en la Universidad Técnica de Delft y la Universidad Técnica de Eindhoven han tenido éxito en el control de los componentes básicos de una futura supercomputadora cuántica muy rápida. Ahora son capaces de manipular estos componentes básicos (qubits) con eléctrica, en lugar de campos magnéticos, como ha sido la práctica común hasta ahora. También han sido capaces de incorporar estos qubits en nanocables semiconductores.
Un qubit es el componente básico de una posible computadora cuántica futura, que superaría por mucho a los equipos actuales en términos de velocidad. Una forma de hacer un qubit es atrapar un solo electrón en material semiconductor. Un qubit puede, al igual que un bit de un equipo normal, adoptar los estados ‘0′ y ‘1′. Esto se logra utilizando el espín de un electrón, que se genera por girar el electrón sobre su eje. El electrón puede girar en dos direcciones (que representa el estado ‘0′ y el estado ‘1′).
Hasta ahora, el espín de un electrón ha sido controlado por campos magnéticos. Sin embargo, estos campos resultan extremadamente difíciles de generar en un chip. El espín del electrón en los qubits que están siendo generados por los científicos holandeses puede ser controlado por una carga o un campo eléctrico, en lugar de por los campos magnéticos.
Esta forma de control tiene grandes ventajas, como Leo Kouwenhoven, científico en el Instituto Kavli de Nanociencia en TU Delft, señala. “Estos qubits espín-órbita combinan lo mejor de ambos mundos. Emplean las ventajas de control electrónico y almacenamiento de información en el espín de electrón,” dice.
►Las computadoras cuánticas del futuro podrían usar fotones, o partículas de luz, para mover los datos que necesitan para hacer cálculos, pero los fotones son difíciles de trabajar. Dos nuevos documentos de investigadores que trabajan en el NIST han acercado la ciencia a la creación de fuentes fiables de fotones para estos dispositivos anunciados por mucho tiempo.
En principio, las computadoras cuánticas pueden realizar cálculos que son imposible o poco práctico utilizando equipos convencionales, aprovechando las ventajas de las normas peculiares de la mecánica cuántica. Para hacer esto, tienen que actuar sobre cosas que pueden ser manipuladas en estados cuánticos específicos. Los fotones se encuentran entre los principales contendientes.
Los nuevos documentos del NIST se dirigen a uno de los muchos desafíos de una computadora cuántica práctica: la necesidad de un dispositivo que produce fotones en cantidades disponibles, pero sólo uno a la vez, y sólo cuando el procesador del PC está preparado para recibirlos. Al igual que los datos confusos confunden un PC estándar, un fotón que transporta información que entra en un procesador cuántico con otras partículas, o cuando el procesador no se lo espere, puede arruinar un cálculo.
►Durante años, grupos de expertos han estado indagando en el uso y aplicaciones de poros nanométricos. En teoría, estos poros deben generar una respuesta única de cada una de las cuatro bases de nucleótidos, de como un trozo de ADN se mueve a través de dichos poros. Ahora, científicos-investigadores de Oxford Nanopore Technology, con sede en el Reino Unido, han logrado diseñar y probar con éxito un nuevo sistema el cual es capaz de identificar una porción de ADN a través de una proteína modificada. Según comentan expertos, con un poco más de avance en este área, se podrá reducir no dentro de mucho, el costo en equipos, productos químicos y tiempo empleado entre otros, dejando atrás métodos de exploración convencionales en la actualidad, comento dijo Sanghera Gordon, Ph.D., director ejecutivo de Oxford. “Te mueves con las horas de los días para obtener la misma información, y el equipo requerido es mucho más simple,” dijo el Dr. Sanghera.
►Para aquellas personas que no han tenido nunca la posibilidad de ver como el virus del sida se transmite a células sanas, aquí les presentamos un video del instante preciso de este cometido.
Provenientes del Mount Sinai School of Medicine y del Center for Biophotonics Science and Technology de la Universidad de California, es el grupo de científicos-investigadores que ha logrado hacerse con estas filmaciones en tiempo real.
En color verde fosforescente se encuentran las células infectadas mientras que las de color neutro, son las células sanas.
►Gracias a un grupo de científicos-investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), han logrado diseñar una batería de litio mediante virus genéticamente modificados.
Así es, este equipo de expertos ha utilizado ingeniería genética para lograr hacerse con los dos extremos de una batería de ión de litio, en donde han aplicado virus bacteriófagos (virus capaces de infectar bacterias pero inofensivos para el cuerpo humano).
►Gracias a un grupo de científicos-investigadores provenientes de la Universidad de Yale, han logrado desarrollar un nuevo tratamiento contra enfermedades de transmisión sexual (ETS).
Según investigadores, este nuevo avance podría conducirlos a dar finalmente con métodos mucho más seguros y fáciles de usar, como lograrían ser simples pomadas antimicrobianas en donde la persona se la aplicaría de manera propia a modo de prevención o tratamiento del VIH.
►La diseñadora española Laura Morata ha creado un vestido de novia donde la nanotecnologia y la aromaterapia van de la mano.Un vestido que incorpora aromas relajantes y tranquilizantes y que –se supone- ayuda a calmar los nervios y bajar la ansiedad.
Con una exquisita combinación que reúne las propiedades de la lavanda, la vainilla y el jazmín Morata logró insertar microcápsulas de esas esencias y consiguió una tela especial que ahuyenta la angustia y la ansiedad.
-Redes de sensores sin cables (Wireless Sensor Networks): Son redes de nano aparatos autónomos capaces de una comunicación sin cable y suponen uno de los avances tecnológicos más investigados en la actualidad.
-Ingeniería inyectable de tejidos (Injectable Tissue Engineering): Consiste en sustituir a los tradicionales trasplantes de órganos, se está a punto de aplicar un método por el que se inyecta articulaciones con mezclas diseñadas de polímeros, células y estimuladores de crecimiento que solidifiquen y formen tejidos sanos.
-Nano-células solares (Nano Solar Cells): A través de la nanotecnología se está desarrollando un material fotovoltaico que se extiende como el plástico o como pintura. No solo se podrá integrar con otros materiales de la construcción, sino que ofrece la promesa de costos de producción baratos que permitirán que la energía solar se convierta en una alternativa barata y factible.
-Mecatrónica (Mechatronics): Surge de la combinación sinérgica de distintas ramas de la ingeniería, entre las que destacan: la mecánica de precisión, la electrónica, la informática y los sistemas de control. Su principal propósito es el análisis y diseño de productos y de procesos de manufactura automatizados.
-Sistemas informáticos Grid (Grid Computing): La computación grid es una tecnología innovadora que permite utilizar de forma coordinada todo tipo de recursos (cómputo, almacenamiento) que no están sujetos a un control centralizado.
-Imágenes moleculares (Molecular Imaging): A diferencia de rayos x, ultrasonido y otras técnicas más convencionales, que aportan a los médicos pistas anatómicas sobre el tamaño de un tumor, las imágenes moleculares podrán ayudar a descubrir las verdaderas causas de la enfermedad. La apariencia de una proteína poco usual en un conjunto de células podrá advertir de la aparición de un cáncer.
-Litografía Nano-impresión (Nanoimprint Lithography): Simplemente a través de la impresión de una moldura dura dentro de una materia blanda, puede imprimir caracteres más pequeños que 10 nanometros.
-Software fiable (Software Assurance): Los ordenadores se averían, y cuando lo hacen, suele ser por un virus informático. Para evitar tales escenarios, se investigan herramientas que produzcan software sin errores.
-Glucomicas (Glycomics): Un campo de investigación que pretende comprender y controlar los miles de tipos de azúcares fabricados por el cuerpo humano para diseñar medicinas que tendrán un impacto sobre problemas de salud relevantes.
-Criptografía Quantum (Quantum Cryptography): La herramienta quantum cryptography, depende de la física cuántica aplicada a dimensiones atómicas y puede transmitir información de tal forma que cualquier intento de descifrar o escuchar será detectado.