Grandes retos del siglo XXI

NANOTECNOLOGÍA
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LA NANOTECNOLOGÍA, REVOLUCIÓN TECNOLÓGICA DEL SIGLO XXI

Sergio Fuentes Moyado^*

INTRODUCCIÓN

La nanociencia y la nanotecnología son dos de los principales ejes de innovación en el siglo XXI, que ofrecen grandes beneficios para la sociedad. Estudios realizados por gobiernos e instituciones ponen de manifiesto que se esperan grandes avances científicos y tecnológicos basados en la habilidad de controlar a la materia a la nanoescala. Se puede decir que la innovación debida a la manipulación a la escala nanométrica abarcará la gran mayoría de áreas que tienen un impacto directo en la manera en que vive la Sociedad actual. Se esperan mejoras en salud y tratamiento de enfermedades, en sistemas alternos de energía, en protección al medio ambiente y cambio climático; también se espera mayor producción y alargamiento de la vida de los alimentos, vestidos que repelen la suciedad y que evitan el crecimiento de hongos y bacterias, computación de ultra alta capacidad de almacenamiento y gran velocidad, construcción de casas y edificios más resistentes y más ligeros y con paredes que evitan que se adhiera el polvo, sólo por mencionar algunas de las innovaciones importantes.

Algunos estudios técnico-económicos realizados por empresas especializadas revelan que las inversiones en el área de nanotecnología por parte de los gobiernos de los países avanzados y las empresas líderes son muy cuantiosas, y se justifican por el hecho de que se esperan grandes avances científicos y tecnológicos.

El que nuestro país pueda participar en este nuevo campo es un reto que requiere de un esfuerzo enorme en ciencia y tecnología, a través de la formación de los recursos humanos adecuados, el equipamiento de los laboratorios de investigación y su aprovechamiento eficiente, el financiamiento de proyectos de gran envergadura, la colaboración multidisciplinaria y la vinculación con las instituciones gubernamentales y la industria. Los resultados dependen de que se combinen estos factores de la manera adecuada. La integración de estos esfuerzos permitirá alcanzar los objetivos de generar innovación que impulse el desarrollo económico y el bienestar de la población.

Desde el punto de vista académico, se puede mencionar que los laboratorios de investigación mexicanos están siguiendo muy de cerca los descubrimientos realizados en el mundo. Con financiamiento de Conacyt y de las instituciones educativas como la UNAM, el IPN, la UANL, entre otras, se han realizado inversiones para formar laboratorios especializados en nanotecnología en diferentes partes del país. En el aspecto gubernamental se están realizando reuniones y acuerdos con países como Estados Unidos y organismos de comercio como la oecd, para integrarse en el contexto mundial de la legislación y el intercambio comercial de las nanotecnologías.

En la perspectiva de las empresas que desean tener ventajas competitivas, existe también un gran interés en desarrollar nuevos productos que los ubiquen de manera preponderante en el mercado. En algunos sectores como el de cerámicas y pisos, cemento y sus derivados, polímeros y plásticos de especialidad, papel, computación, almacenamiento de datos, ya se están elaborando proyectos para incorporar nanotecnología en sus productos y procesos. En Nuevo León se ha creado una incubadora de nanotecnología y un clúster de nanotecnología que están impulsando los proyectos de la industria en este campo.

En cuanto a producción y comercio mundial, los nuevos desarrollos de la nanotecnología implican, como cualquier actividad humana, algunos riesgos, y por lo tanto se deben tomar precauciones para que se desarrollen las medidas de regulación y protección adecuadas, al mismo tiempo que la comercialización. El uso de las nanotecnologías se puede reglamentar a través de normas y regulaciones, como se ha hecho en un gran número de tecnologías que se han incorporado a la vida diaria.

ANTECEDENTES

Las propiedades de la materia relacionadas con el tamaño se conocen desde hace muchos siglos. Se han utilizado partículas muy pequeñas en la preparación de colorantes para vidrio (catedrales), cerámicas (arabes) o en el color azul maya característico de nuestra cultura precolombina. Asimismo, desde hace tiempo se han aplicado nanoestructuras como catalizadores, adsorbentes, bactericidas, etcétera; sin embargo, no se tenía plenamente identificado el concepto de cambio de las propiedades de la materia sólida que se generan al disminuir su tamaño.

El descubrimiento del microscopio de tunelamiento de electrones en 1986 por Binnig y Mueller, abrió la puerta a la identificación y manipulación de los átomos en una superficie conductora. De esta manera se identificaron los arreglos de los átomos en la superficie y pudieron ser ordenados para formar palabras. El desarrollo de otras tecnologías de observación y análisis de la estructura atómica, como el microscopio electrónico de transmisión con haz de iones enfocados, filtros omega, corrección de aberración, etcétera, coadyuvaron a entender las propiedades de la materia a la nanoescala. De gran importancia para la nanotecnología fue la creación de supercomputadoras que permitieron modelar nanoestructuras relativamente complejas y el desarrollo de un gran número de métodos de síntesis de nanopartículas y de nanoestructuras, utilizando técnicas de sol gel, microemulsión, autoensamblado y coprecipitación, entre otras.

El rápido avance de las nanociencias en los noventa, llevó a que se realizara en Estados Unidos un análisis de las posibilidades de que esta nueva área de la ciencia generara innovación competitiva que se tradujera en un beneficio para la sociedad. Esto dio lugar a la Iniciativa Nacional de Nanotecnología, anunciada por el presidente Clinton en el año 2000 y que otorgó financiamiento dedicado a fortalecer las actividades de investigación, formación de recursos humanos y desarrollo de tecnología, que produjeran innovaciones aplicables a mediano y largo plazo.

La visión de una nueva revolución tecnológica en el siglo XXI basada en las aplicaciones de la nanotecnología se extendió rapidamente, y otros países o regiones diseñaron sus propios proyectos de desarrollo de la nanotecnología. Japón, Europa, India, e incluso naciones latinoamericanas como Brasil y Argentina, fueron incorporándose en los siguientes años a ese impulso de generar innovación y competitividad con base en el control de las propiedades de la materia a la nanoescala.

Los avances de la nanotecnología, como cualquier actividad humana, no están exentos de riesgos, y por lo tanto se debe tener precaución para que se desarrollen al mismo tiempo que la comercialización y las medidas de regulación y protección adecuadas. El riesgo es un factor que estamos acostumbrados a incluir en nuestras actividades diarias. Se sabe que todos los días, desde que nos levantamos, estamos expuestos a riesgos, ya sea por la actividad que realizamos o por la exposición a sustancias que ponen en peligro nuestra salud. Por ejemplo, al tomar un baño o al salir a correr al parque podemos sufrir caídas; asimismo, al usar desodorantes, aromatizantes e insecticidas estamos utilizando sustancias tóxicas que afectan nuestro organismo o a la naturaleza. Otros riesgos a los que estamos acostumbrados son el uso de la estufa de gas o de aparatos eléctricos, o a la conducción de un automóvil. En este último caso, aumentamos de manera voluntaria los riesgos cuando ingerimos alcohol, utilizamos el celular, vamos a exceso de velocidad o volteamos a ver a alguien muy atractivo.

Por lo tanto, se deben diseñar estrategias que permitan determinar las medidas que regulen la producción de nanomateriales, así como su uso y disposición. Este trabajo ya se realiza en otras regiones del mundo y conviene involucrarse en su desarrollo, aun cuando las visiones pueden ser diferentes en cada caso. En la actualidad, México participa con especialistas de Estados Unidos para definir las reglamentaciones en nanotecnología, coordinadas por el Centro Nacional de Metrología (Cenam).

ESTADO ACTUAL DE LAS NANOCIENCIAS EN EL PAÍS

El estudio de partículas de muy pequeño tamaño y sus aplicaciones se realiza en el país desde finales de los años setenta, antes aun de que se identificara el campo de investigación como nanociencias, lo cual se llevó a cabo a principios de los noventa. Se ha investigado la síntesis, la caracterización y la aplicación de pequeñas partículas metálicas, se han modelado clústers o aglomerados de baja dimensión y se ha caracterizado la estructura y composición de las superficies sólidas. Los principales grupos de investigación se desarrollaron en las áreas de física, química y ciencia de materiales, en instituciones como el Instituto de Física y la Facultad de Química de la UNAM, el Instituto Mexicano del Petróleo, la Universidad Autónoma Metropolitana, el Instituto de Ciencias de la Universidad Autónoma de Puebla y el Cinvestav.

Existen estudios de la situación de las actividades y los actores que juegan un papel preponderante en nanociencia y nanotecnología (NyN) en el país. Se han identificado los grupos de investigación, las redes existentes, las temáticas principales, los centros dedicados, las instituciones que imparten licenciaturas y posgrados, las empresas que están desarrollando productos, los clústers e incubadoras formadas, así como los recursos humanos involucrados.

También se ha identificado que hay aproximadamente 50 instituciones que realizan investigación en nanociencias. Existe presencia de la temática en universidades de la frontera norte, como Baja California, Sonora, Chihuahua, Ciudad Juárez, Coahuila, así como en la frontera sur (Universidad Autónoma de Chiapas, Instituto Tecnológico de Cancún), pasando por Oaxaca, Tabasco, Nayarit, Hidalgo, Aguascalientes. Los únicos estados en los que por el momento no se han identificado grupos de investigación son Guerrero y Tlaxcala, pero no hay duda de que en un futuro muy próximo se integren al desarrollo de grupos en nanociencia y tecnología.

Las principales instituciones en relación con el número de artículos de investigación publicados son la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el Instituto Politécnico Nacional (IPN), la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) y los centros Conacyt; le siguen el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) y algunas universidades estatales, como la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP), la Universidad de Sonora (Unison) y la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ). Existen universidades privadas que también contribuyen significativamente en la temática nano, como la Universidad de las Américas (UDLA) y el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM).

Hay desde hace varios años redes de investigación formadas de manera institucional, como la de Red de Grupos de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología (Regina) de la UNAM, la Red de Nanociencias de la UAM y la Red de Nanociencias y Microtecnología del IPN. En estas redes se agrupan físicos, químicos e ingenieros que colaboran en proyectos de investigación para resolver un problema de manera multidisciplinaria. En las dos primeras participan principalmente científicos, mientras que en la red de la UAM, además de ellos, se han incorporado investigadores del área social y especialistas de diseño que abordan la temática nano desde otros aspectos como la percepción, la educación y el juego. En tiempos recientes se han sumado a la temática nanociencias y nanotecnología, grupos de biotecnólogos que están abriendo un campo de convergencia de bionano, en el cual se logran efectos sinérgicos entre ambas disciplinas.

El interés de la industria nacional en el desarrollo de nuevos productos que incorporan nanomateriales se pone en evidencia a través de los apoyos que solicitan a Conacyt. La industria del cemento, de los plásticos, de polímeros, de alimentos, así como la industria química, petrolera, petroquímica, minera, de automóviles, entre otras, tienen considerado abrir líneas de productos innovadores basados en nanotecnología. Un caso de mucho interés se ha presentado en la zona de Monterrey, particularmente en el Parque de Investigación e Innovación Tecnólogica (PIIT), en donde se ha creado una incubadora de procesos basados en nanotecnología y se ha formado el clúster de nanotecnología entre empresarios y centros de investigación, como el Centro de Investigación de Materiales Avanzados (CIMAV).

Se ofrecen licenciaturas relacionadas con nanotecnología en la udla en Puebla, la Universidad de La Ciénega en Michoacán, el Instituto Tecnológico de Tijuana y el Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAM en Ensenada. Las instituciones que imparten posgrados dedicados a nanociencias y nanotecnología son la Universidad de Baja California, el Cinvestav Zacatenco y el CIMAV; sin embargo, en un gran número de posgrados institucionales se imparten materias y se tienen registrados temas de tesis sobre nano. Debido al interés de los jóvenes y profesores en los nuevos avances de la ciencia, los temas relacionados con nano están aumentando de manera muy rápida.

Uno de los campos de gran interés en la industria de microelectrónica y computación y que demanda un alto grado de capacitación y experiencia es la nanofabricación o fabricación de nanodispositivos, que incluye nanochips y sistemas nanoeléctrico-mecánicos (nanoelectromechanical systems (NEMS)), para aplicaciones como sensores, actuadores, medidores, reguladores, etcétera, los cuales pueden ser incorporados en un gran número de aplicaciones diarias, en el hogar (temperatura, contaminantes), en el automóvil (detectores de velocidad, inercia, desgaste de llantas, gases), en la oficina (control de entrada y salida, detectores de ambiente, etc.) y hasta en el cuerpo humano para lidentificar enfermedades y variación de las funciones vitales.

El carácter multidisciplinario de las nanociencias y nanotecnología requiere de la participación conjunta de especialistas que integren sus conocimientos y habilidades en la investigación, desarrollo y producción de nanomateriales, nanodispositivos y nanosistemas. Para lograr el crecimiento de esta disciplina y que se puedan obtener los resultados mencionados anteriormente, es imperativo que el trabajo de grupo, la colaboración, el trabajo en redes, los proyectos multiinstitucionales y el uso racional de la infraestructura se lleven a cabo de una manera óptima.

LA RED TEMÁTICA DE NANOCIENCIAS Y NANOTECNOLOGÍA

La Red Temática de Nanociencias y Nanotecnología del Conacyt se creó en 2009, en conjunto con otras 12 redes, como resultado de la convocatoria de megaproyectos que publicó el Consejo en 2006. Las redes se integraron a partir de los principales proyectos presentados; en el caso de la nanotecnología, se unieron las tres presentadas por la UNAM, el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT) y el CIMAV con una de microelectrónica del inaoe, para formar la red temática. Para operar las redes se constituyeron los Consejos Técnicos Académicos, con la participación de ocho representantes académicos, uno del gobierno y uno de empresas, y se nombró un representante responsable ante la Dirección de Redes del Conacyt.

El ingreso de miembros a las redes se realiza por solicitud individual atendiendo a las convocatorias anuales del Conacyt. En la actualidad se encuentran registrados 280 miembros de la red que provienen de 42 instituciones distribuidas por todo el país. La red promueve la movilidad de investigadores y estudiantes para que puedan realizar su trabajo de investigación de una manera más completa, fomenta la colaboración nacional e internacional, facilita el uso del equipamiento especializado, la presentación de proyectos multidisciplinarios y multiinstitucionales de gran envergadura en convocatorias nacionales e internacionales. Además, favorece la realización de cursos de especialización y escuelas entre países, apoya la organización de eventos y organiza talleres de expertos.

El proyecto de la red nanociencia y nanotecnología para 2013 es elaborar la iniciativa o proyecto nacional de nanotecnología en los próximos meses. Existe la conciencia clara entre los participantes académicos e industriales de que México debe sumarse al grupo de países que pueden generar innovación de última generación, basada en nanociencia y tecnología. Se han realizado los primeros contactos para la realización de este proyecto en colaboración con una compañía de inteligencia estratégica.

Este programa, denominado Iniciativa Nacional de Nanotecnología, definirá las áreas en que México tiene fortalezas, que pueden ser desarrolladas para generar ventajas competitivas. Asimismo, analizará en cuáles áreas la nanotecnología puede aportar soluciones para atender problemas prioritarios. También comprenderá una descripción de los activos con que cuenta el país, incluidos los grupos de investigación científica y tecnológica, las instituciones que forman recursos humanos especializados, las instituciones o asociaciones que realizan la vinculación con las empresas y aquellas que trabajan en proyectos de escalamiento de las nanotecnologías, para llevarlas a la escala industrial.

PRODUCTOS DISPONIBLES BASADOS EN NANOTECNOLOGÍA

Los productos disponibles en el mercado comprenden: artículos deportivos como bates de beisbol, raquetas de tenis y bicicletas ultraligeras; artículos de protección como cascos de motociclista y defensas de automóviles; y artículos para el hogar como maletas de viaje y herramientas. Otros productos son las telas que repelen la suciedad, evitan el crecimiento de bacterias, así como los chalecos de protección antibalas.

Se aplica nanotecnología también a los lentes de sol, a las computadoras, a las cámaras fotográficas y a los teléfonos celulares. Se incorporan nanomateriales a las superficies de vidrio para que sean repelentes al agua, autolimpiantes, antirreflectivas, resistentes al paso de la radiación ultravioleta o infrarrojo, resistentes al desgaste o conductoras.

Se utilizan compuestos que bloquean la radiación ultravioleta en protectores solares, en cosméticos se agregaron compuestos que dan mayor claridad o que cubren más eficientemente; también se pueden mejorar los aspectos de absorción o limpieza, o incrementar la fuerza antioxidante o antimicrobial. Los nuevos productos se presentan en forma de cremas, lociones, champús, máscaras, etcétera.

En la industria alimenticia se adicionan nanocompuestos que evitan la pérdida de CO₂ en las bebidas gaseosas, o que ayudan a controlan la oxidación o el crecimiento de bacterias. Se desarrollan también sensores para detectar salmonela o pesticidas en la comida, así como empaques y contenedores de alimentos que aumentan su vida útil.

La nanotecnología se ha incorporado a los automóviles en las baterías eléctricas de alta potencia, en los sensores y en los neumáticos de alto rendimiento, y en la eliminación de gases contaminantes.

Se utilizan nanorrecubrimientos en superficies metálicas y cerámicas para darles mayor resistencia al desgaste. Esto se traduce en menor costo de mantenimiento y mayor vida útil de las herramientas y equipos que contienen partes móviles. Su uso se extiende desde la industria al hogar e incluso hasta en las aplicaciones militares.

Las nanopartículas se aplican como catalizadores en reacciones químicas, tanto para incrementar la velocidad y los productos deseados, así como para disminuir los subproductos contaminantes y el consumo de energía. Se aplican muy ampliamente en la industria química, petroquímica, en la refinación del petróleo y en los convertidores catalíticos de los automóviles.

¿Cuáles son los campos en los que la nanotecnología puede aportar grandes cambios?

NANOMATERIALES

La construcción de materiales ha seguido tradicionalmente un proceso que se denomina de arriba hacia abajo (top-down), es decir, se parte de trozos grandes de material que se van disminuyendo de tamaño hasta lograr la talla y forma adecuada. De esta manera se fabrica el cemento, los circuitos electrónicos (chips), la madera, etcétera. A partir de que se descubrieron diferentes maneras de manipular los conjuntos de átomos y moléculas, se ha desarrollado la construcción de materiales partiendo de muy pequeñas unidades y agrupándolas en nuevos materiales con características mejoradas. Esto se ha generalizado como nanomanipulación y se denomina sistema de construcción de abajo hacia arriba (bottom-up). La nanomanipulación se realiza por medios físicos y químicos que pueden ser controlados adecuadamente, o por autoensamble, como lo hace la naturaleza.

Las formas de control en las que se utilizan procesos químicos o biológicos ofrecen un gran potencial para el escalamiento de la producción de nanomateriales. El uso de métodos de tipo mecánico, en los que se desplazan átomos o moléculas representa una mayor dificultad y es de escalamiento complicado.

En los próximos años se esperan avances en nanoelectrónica basada en el silicio, en recubrimientos y pinturas, sensores, catalizadores, lubricantes de estado sólido basados en nanoesferas, materiales magnéticos, nanocerámicas para uso en prótesis y nanomembranas que hagan una separación más eficiente y de bajo costo.

METROLOGÍA

La metrología es la ciencia de medir (longitud, volumen, área, peso, voltaje, etcétera) y es una parte esencial de las nanociencias y nanotecnología, ya que permite caracterizar la dimensión de los materiales. Es muy importante en nanotecnología para generar la estandarización de las metodologías de preparación y regulación de los productos nanotecnológicos. Debido a que las características finales de los nuevos productos están relacionadas con su tamaño a la nanoescala, los equipos que se utilicen en la preparación, en la caracterización de las propiedades y en la evaluación de su comportamiento, deberán estar calibrados para ese propósito, utilizando patrones y medidas estandarizadas.

ELECTRÓNICA, OPTOELECTRÓNICA Y TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN

El área de nanociencias y nanotecnología va a tener una influencia muy grande en los avances relacionados con electrónica, optoelectrónica y tecnologías de la información. En este último caso, el mapa de ruta de la industria de los semiconductores indica que utilizando procedimientos de nanotecnología se construirán chips de silicio con un tamaño de 22 nm para 2016, con lo que se logrará un incremento significativo en la capacidad de procesamiento y de almacenamiento. En el caso de la optoelectrónica existe mucho interés en la construcción de circuitos y aditamentos utilizando puntos cuánticos, los cuales pueden ser sintonizados para emitir o absorber luz con ciertas características y usarse para celdas solares o marcadores biológicos.

ELECTRÓNICA Y TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN

La nanotecnología se utiliza en computadoras a través de transistores de menor tamaño, mayor potencia y bajo consumo energético. También en las memorias magnéticas (RAM) se usan dominios magnéticos nanométricos que aumentan la rapidez y la capacidad de almacenamiento. En las pantallas para televisión, computadoras y celulares se han incorporado películas poliméricas nanoestructuradas conocidas como oleds, que son planas, tienen mayor brillo, son de menor peso, con más resolución, menor consumo y cuentan con más tiempo de vida.

Los dispositivos electrónicos que incluyen memorias flash, como los ipods nano, los lectores digitales de libros y los equipos de videojuegos, contienen elementos nano para mejorar el sonido de alta resolución, la protección contra bacterias y microbios, así como la comunicación inálambrica.

ENERGÍA SUSTENTABLE

La sociedad actual enfrenta un gran reto en este siglo: generar la energía necesaria para su desarrollo al mismo tiempo que conserva el medio ambiente. Mantener este equilibrio es fundamental para trascender al siglo XXII sin provocar un colapso ecológico, económico y social.

La generación de energía de manera sustentable es un reto prioritario que cada país debe abordar en su contexto local. En el caso de México, el desarrollo energético se ha centralizado en los combustibles fósiles, debido a que se ha contado en los últimos 70 años con recursos petroleros abundantes, si bien es muy amplio el potencial de generación de energías alternas, como la hidraúlica, la solar, la eólica, la geotérmica y la mareomotriz. La nanotecnología se está utilizando con éxito en muchas de estas energías sustentables, por ejemplo, en los paneles solares que convierten energía solar a eléctrica, en los cuales los nanomateriales permiten abatir el costo, hacen más fácil su construcción y bajan la emisión de contaminantes al medio ambiente.

La nanotecnología está presente en la obtención de combustibles ultralimpios a través del uso de mejores catalizadores. Se utilizan catalizadores nanoestructurados en las refinerías para producir gasolina y diesel de ultra bajo azufre, con objeto de abatir los niveles de emisión de contaminantes a la atmósfera. También el uso de nanomateriales favorece el aumento de la eficiencia en los sistemas de combustión y en la disminución de la fricción. Mediante nanobioingeniería de enzimas se está transformando la celulosa en etanol para usarse como combustible. Los materiales nanoestructurados se utilizan en la producción y almacenamiento de hidrógeno para celdas de combustible de alta eficiencia energética y cero contaminación. Las turbinas de los generadores de viento incorporan nanocompuestos con nanotubos de carbón que las hacen más flexibles, más ligeras y más resistentes, aumentando el rendimiento de producción de electricidad.

Se está trabajando en alambres conductores que contienen nanotubos de carbón para disminuir la resistencia de los cables de alta tensión y por ende las pérdidas de energía en la conducción eléctrica. Por otro lado, se trabaja en paneles solares de alta eficiencia y portabilidad que puedan introducirse en computadoras, celulares y otros dispositivos móviles, así como en el diseño de alambres flexibles piezoeléctricos que se incorporen a la ropa para generar energía usando el calor y la fricción producida durante el desempeño de nuestras actividades. También se han creado fuentes de iluminación con base en leds que disminuyen el consumo de energía eléctrica, y se han fabricado lubricantes de muy baja fricción y chasises de vehículos más ligeros y más fuertes.

PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACÍON

En este campo se están desarrollando nanotecnologías para producir agua limpia a partir de aguas contaminadas, además de sistemas que detectan y limpian áreas contaminadas. Se investigan sistemas de nanofiltración basados en membranas de porosidad nanométrica que pueden separar virus del agua o nanofibras que actúan como electrodos para remover las sales del agua. Se está experimentando con telas fabricadas con nanofibras de óxido de manganeso ultraadsorbentes, que puedan absorber 20 veces su peso y que permitirán recuperar los derrames de petróleo.

Existen ya filtros creados con nanotecnología para filtración de partículas en los aviones y en los automóviles. Se han desarrollado nanosensores que permiten detectar en muy pequeñas cantidades trazas de un compuesto contaminante o de una fuga de hidrocarburos. Se busca separar CO₂ de los gases de combustión en las plantas de generación de electricidad.

CUIDADO DE LA SALUD Y LOS TRATAMIENTOS MÉDICOS

Una de las aplicaciones con mayor potencial de la nanotecnología son los tratamientos de enfermedades y del cuidado de la salud. Se busca tener bionanotecnologías que hagan los sistemas más personalizados, más baratos, más seguros y más fáciles de administrar.

Los nanocristales semiconductores que funcionan como puntos cuánticos permiten obtener imágenes de muy alta resolución y contraste para realizar un mejor diagnóstico de tejidos y órganos. Combinando algunos vectores biológicos con las nanopartículas luminiscentes se puede obtener una imagen muy específica de una región, sin necesidad de suministrar medios de contraste que se distribuyen por todas partes del cuerpo. En este aspecto se pueden lograr imágenes mil veces mejores que las actuales. Con el uso de bionanomateriales formados de un anticuerpo y una nanopartícula luminiscente y bajo la luz ultravioleta, se ha logrado seguir el crecimiento de las placas de esclerosis en las arterias. Se menciona también que nanopartículas de oro pueden identificar las etapas tempranas del mal de Alzheimer.

Se piensa que en los próximos 20 años será posible contar con plataformas integradas que detecten las enfermedades en sus inicios, que envíen señales para monitorear su avance y que dosifiquen el tratamiento adecuado para combatirla. Asimismo, se busca que estas plataformas puedan tomar la energía necesaria para su operación de los procesos quimicobiológicos que ocurren en el cuerpo humano, de manera que se evite utilizar pilas que puedan agotarse.

TRANSPORTACIÓN

La nanotecnología ofrece amplias posibilidades para mejorar la transportación y su infraestructura a través de proveer materiales más ligeros y más resistentes, motores de menor consumo de combustible o nuevos motores a base de celdas de combustible. Se puede aplicar para producir concretos que soporten mayores cargas y que a su vez sean más ligeros. Se pueden producir recubrimientos para carreteras con mayor longevidad y a un menor costo.

El uso de nanosensores facilitará la monitorización de las estructuras de puentes, túneles, vías de ferrocarril y carreteras de manera permanente, detectando a tiempo la existencia de posibles fallas. Aditamentos que permitan medir adecuada y dinámicamente la densidad de tráfico y que evalúen la posiblidad de accidentes y transmitan esa información a los automóviles, harán la transportación más segura y la circulación más fluida.