La nanotecnología, la manipulación y visualización de la materia a nivel atómico y molecular ya forman parte de la vida cotidiana, desde la electrónica hasta la medicina, de allí su gran potencial.
En una sesión de preguntas y respuestas, la neurocientífica Debbie Senensky, profesora asociada de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Stanford e investigadora principal del programa nano@stanford, analizó cómo la nanotecnología está cambiando el mundo, así como su potencial para futuros avances, incluso en el espacio.
Un nanómetro es una milmillonésima parte, o 10 (elevado a la) -9, de un metro. ¿Cómo se ayuda a la gente a conceptualizar algo tan pequeño?
El ojo humano, sin instrumentos de alta resolución, no puede ver cosas a escala nanométrica. El diámetro de un cabello humano es de alrededor de 75 micrómetros. Por lo tanto, necesitamos reducirlo a tres órdenes de magnitud para llegar a la nanoescala.
Un solo átomo de oro tiene aproximadamente un tercio de nanómetro de diámetro. Además, una hebra de ADN humano tiene alrededor de 2,5 nanómetros de diámetro. Estamos hablando de cosas cercanas al nivel atómico.
¿Las cosas funcionan de manera diferente a esa escala? ¿Son diferentes las fuerzas físicas?
Sí, a una escala tan pequeña, nos alejamos de los efectos de masa. El comportamiento de los materiales cambia a medida que disminuye la escala y empezamos a ver efectos cuánticos o subatómicos.
A una escala más pequeña, el área de superficie domina y puede alterar el comportamiento fluídico y la absorción química.
Además, las propiedades eléctricas, térmicas y ópticas pueden mejorar debido a los efectos cuánticos. Por ejemplo, la conductividad del oro puede cambiar si el metal adopta la forma de un nanocable o punto, en lugar de un cable más grande, de escala milimétrica.
Estas son las razones por las que nos gusta realizar ingeniería a nanoescala para explotar estas propiedades nuevas y a menudo mejores.
¿Cómo podría alguien encontrarse con la nanotecnología en la vida cotidiana?
La nanotecnología está en todas partes. Forma parte de nuestros teléfonos móviles, de nuestros ordenadores portátiles y de nuestros coches. Imagínese abrir su teléfono móvil para ver la microelectrónica o los «chips» que contiene.
Si hace zoom sobre un chip, es posible que vea las capas de metal o los patrones que tiene ese chip a escala nanométrica. Su teléfono móvil aprovecha la nanotecnología y la capacidad de depositar películas metálicas muy finas y crear patrones a escala nanométrica sobre sustratos semiconductores para fabricar dispositivos como transistores.
¿En qué áreas cree usted que la nanotecnología tendrá mayor potencial en los próximos años?
Creo que la nanotecnología tiene un gran potencial en el campo de los semiconductores, que son el corazón de todos los aparatos electrónicos que utilizamos.
Cuando empezamos a fabricar chips con dispositivos muy, muy pequeños, el sobrecalentamiento puede degradar el rendimiento y la vida útil de los chips. Los investigadores están tratando de crear nuevos tipos de dispositivos semiconductores con nuevos materiales, como el diamante, para superar algunas de esas barreras. La nanotecnología puede ayudarnos a visualizar y fabricar estos nuevos chips.
Además, creo que haremos nuevos descubrimientos en nuestra comprensión de la biología y la medicina, e incluso de la evolución de nuestro planeta, al examinar las rocas con nanotecnología.
Un día, incluso podríamos utilizar nanomateriales para fabricar un ascensor espacial. El obstáculo es que nuestros materiales simplemente no son lo suficientemente resistentes a una escala tan grande.
¿Qué haría un ascensor espacial?
En este momento, tenemos la Estación Espacial Internacional que orbita la Tierra, pero imaginemos si tuviéramos una plataforma espacial conectada a la Tierra mediante un fuerte cable. En lugar de enviar objetos en un cohete, podríamos enviarlos al espacio en, literalmente, un ascensor.
La gente plantea la hipótesis de que utilizamos materiales como nanotubos de carbono o compuestos de grafeno que son más fuertes que el acero para crear algo así como un ascensor espacial. Es un concepto muy de ciencia ficción.
¿Puede dar una visión general del trabajo que se está realizando en nanotecnología en Stanford y qué es lo que más le entusiasma de ello?
Nuestra investigación en nanotecnología en Stanford es un esfuerzo muy interdisciplinario. Los temas abarcan desde la ciencia de los materiales, la ingeniería eléctrica, la física, la biología, la medicina e incluso la política y la ética.
En la próxima jornada de puertas abiertas, nuestro orador principal describirá un trabajo interdisciplinario muy interesante que surgió en Stanford. Han desarrollado un método para hacer que la piel sea temporalmente transparente, allanando el camino para diagnósticos no invasivos. Podemos utilizar esta nueva capacidad para visualizar el estado de los órganos, los vasos sanguíneos o incluso los tumores que puedan estar creciendo en el cuerpo y desarrollar nuevos procedimientos médicos.
La jornada de puertas abiertas acoge a toda la comunidad. ¿Por qué es importante que todo el mundo conozca este tipo de investigación?
Lo que hace único a nano@stanford es que es una instalación abierta y compartida.
No solo está abierta a la comunidad de Stanford. También tenemos muchos usuarios externos que utilizan regularmente nuestras instalaciones. Por ejemplo, tenemos más de 100 empresas emergentes en nuestra base de usuarios.
Dado que comprar equipos para salas blancas puede ser extremadamente costoso, las empresas emergentes pueden pagar tarifas mensuales para usar nuestras instalaciones para la creación de prototipos.
Además, llevamos a cabo mucha educación y divulgación. Tenemos un programa de pasantías remuneradas en el que tenemos estudiantes de colegios comunitarios que trabajan en nuestros laboratorios junto con miembros de nuestro personal para apoyar la investigación. Junto con sus habilidades educativas, eso puede traducirse en trabajos en la fuerza laboral de semiconductores o en los campos médicos.
Por lo tanto, queremos generar conciencia porque las comunidades pueden no pensar que tienen acceso a nano@stanford, pero en realidad lo tienen.
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