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Nanociencia y nanotecnología

El término nanotecnología fue utilizado por primera vez en 1974 por el catedrático de la Universidad de Ciencias de Tokio, Norio Taniguchi, para describir la extensión del maquinado del silicio tradicional en zonas de menos de un micrón.


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Actualmente, existe una definición más aceptada de la nanotecnología: se trata de la concepción y fabricación de objetos con características inferiores a 100 nanómetros, o sea, una décima de micrón. Un micrón (mm) es una millonésima de metro, mientras que un nanómetro es mucho menos: una milésima de un micrón, lo que representa algo verdaderamente minúsculo comparado con los objetos que solemos ver a simple vista.

Un nanómetro tiene más o menos el tamaño de seis átomos de carbono o diez átomos alineados; también equivale a la mitad del diámetro de la espiral del ADN. Estos objetos no pueden verse con los microscopios ópticos convencionales, y sólo podemos hacerlo con potentes microscopios electrónicos y microscopios de sonda de barrido.

Los objetos suelen ser catalogados como "nano" cuando, al menos, una de sus dimensiones es mayor que un átomo (cerca de 0,1 nm), pero lo suficientemente pequeña como para mostrar propiedades significativamente diferentes a las que aparecen en la micro y macroescala (por encima de 100 nm más o menos). En esta "nanoescala", las propiedades de los materiales cambian debido al confinamiento cuántico así como a la creciente influencia de las superficies. De hecho, se suele decir que "pequeño es diferente". Esto significa que en la nanoescala se produce una nueva fenomenología que no se puede dimensionar a partir de lo que sucede en escalas superiores. Es decir, que no basta con observar el comportamiento de los sistemas físicos a gran escala para predecir lo que ocurrirá al pasar a niveles del tamaño de sólo unos átomos. Por ejemplo, las cristalitas tienen diferentes propiedades mecánicas y los metales inertes, como el oro, pueden mostrar una actividad catalítica considerable.

En esta escala de tamaños, los procesos químicos, mecánicos o eléctricos no se pueden separar como se hace en escalas de mayor tamaño. Además, es el tamaño natural de los componentes biológicos clave y se puede aprender mucho de los procesos biológicos para concebir las propiedades de los materiales.

A fin de aprovechar todas las posibilidades que ofrece el hecho de operar en la nanoescala, hay que realizar un verdadero esfuerzo interdisciplinar para hacer converger las disciplinas clásicas de la física, química, biología, ciencia de la materia e ingeniería. Así emerge la nanociencia como estudio interdisciplinar de los fenómenos y la manipulación de la materia en la escala del nanómetro. Por lo tanto, la nanoescala supone un reto científico y sirve como base para una nanotecnología que se espera alcance mayores resultados para la industria y beneficios para la sociedad.

En la actualidad, se acepta que la nanociencia y la nanotecnología pueden ser una plataforma y un ejemplo para el desarrollo de soluciones muy novedosas a los principales problemas tecnológicos. De este modo, se espera que la nanotecnología desempeñe un papel fundamental como tecnología habilitadora tanto para los sectores industriales tradicionales como para los sectores emergentes y de gran crecimiento. Por lo tanto, la nanotecnología tiene un inmenso potencial para generar crecimiento económico, debido al importante impacto que se espera que tenga en una gran variedad de industrias.

En este sentido, el Departamento de Industria, Comercio y Turismo del Gobierno Vasco está lanzando la llamada Estrategia "nanoBASK2015", una iniciativa destinada a fomentar la nanotecnología como herramienta habilitadora que debería aumentar la competitividad de la industria vasca. La Estrategia nanoBASK2015 proporcionará fondos de forma continua en los próximos años con vistas a convertir el País Vasco en un referente internacional en el desarrollo de la investigación y los negocios de la nanociencia y la nanotecnología .

La creación del Centro de Investigación Cooperativa (CIC) nanoGUNE es una iniciativa fundamental dentro de la Estrategia nanoBASK2015. El CIC nanoGUNE es un nuevo centro de investigación, con personalidad jurídica, creado en febrero de 2006 con el objetivo de llevar a cabo investigaciones de talla mundial en materia de nanociencia para el crecimiento competitivo del País Vasco. Al igual que otros centros de investigación cooperativa, el nanoGUNE consta de un departamento físico creado recientemente, el alma del centro, y lo que a veces llamamos la sección virtual. Mientras que el nuevo departamento físico está orientado a abrir nuevas vías de investigación estratégica, en la sección virtual se fomentará la cooperación entre los grupos de investigación de las universidades, centros tecnológicos y otras instituciones del País Vasco.

Las actividades del nanoGUNE no sólo incluirán importantes investigaciones en materia de nanociencia y nanotecnología, sino también la promoción de formaciones de alto nivel, comunicación y difusión, cooperación internacional, transferencia de tecnología y el desarrollo de un sector industrial nuevo en el País Vasco a través de la nanotecnología. La actividad de investigación del nanoGUNE se llevará a cabo, en un principio, en los siguientes ámbitos destacados de investigación estratégica: (i) propiedades y dispositivos nanoelectrónicos, (ii) nanofotónica, (iii) síntesis, funcionalización y procesamiento de nanomateriales, (iv) nanofabricación y montaje de naoestructuras, y (v) naoestructuras biofuncionales y nanobiotecnología. En dos o tres años el nanoGUNE debería tener unos 35 investigadores; para 2015 el número de investigadores podría ser de 80 a 100.

El progreso en la investigación de la nanociencia sólo es posible si se pueden fabricar materiales a nanoescala y medir sus propiedades en la escala del nanómetro con una sensibilidad lo suficientemente alta. Por lo tanto, el principal reto será construir una infraestructura única, libre de interferencias electromagnéticas (EMI), con un nivel ultrabajo de vibración y ruido acústico, además de salas ultralimpias. Para lograr este objetivo y disponer de instalaciones punteras para la investigación en nanociencia, se ha creado un complejo grupo de trabajo que incluye consultores en materia de vibraciones, IEM y salas limpias. Se espera que el edificio del nanoGUNE, ubicado en el Campus de Ibaeta de la universidad del País Vasco (UPV/EHU), en San Sebastián, esté terminado al final del verano de 2008.

I. Campillo
José M. Pitarke
2008

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