Nano-sensores químicos

Nuevos tipos de sensores químicos para control medioambiental, seguridad alimentaria o aplicaciones de seguridad se podrían basar en nanotecnología, según un profesor ayudante de Química de la Universidad UC Davis, Prof. Osterioh.

“Los nanomateriales se ajustan bien a las aplicaciones de sensores químicas, porque sus propiedades químicas varían bastante en respuesta a los cambios que ocurren en su entorno químico” dice Osterioh. Como se pueden fabricar los nanomateriales de estructuras de unos cuantos atomos, solo unas cuantos moléculas de química pueden provocar una reacción. Osterloh y su equipo han descubierto que nanocables hechos con átomos de litio, molibdeno y selenio producen cambios en la resistencia eléctrica de hasta 200 por ciento al ser expuestos a vapores de solventes orgánicos. Cuando se depositan los nanocables entre dos conductores, se forma un sencillo sensor químico.

Al agregar grupos químicos a los nanocables, los investigadores pudieron modificar el sensor para medir la acidez de una solución. Actualmente el equipo investiga si esta propiedad “programadora” se podrá extender para hacer factible el uso de sensores para detectar explosivos u otros peligros como contaminación medioambiental (por ejemplo plomo en agua potable).

El trabajo fue presentado durante la reunión anual de la American Chemical Society en Filadelfia la semana pasada

Inversión en Nanotecnología en el Reino Unido

Esta semana el Departamento de Comercio e Industria del gobierno británico ha confirmado su intención de financiar el 50% del coste de 25 proyectos centrados en la nanotecnología. El total de la inversión por parte del Gobierno Británico son £15 millones de libras (mas de 22 millones de Euros).

Estos fondos suponen los primeros cedidos por el gobierno británico dentro de su programa de micro y nanotecnología que fomenta programas de investigación aplicada en nanotecnologia además de la creación de instalaciones que permitan investigar la nanotecnología a nivel coditiano. El gobierno británico facilitará más financiación durante los próximos 5 años.

Se estima que el mercado global de nanotecnología podría llegar a valer $1trillones de dólares durante la próxima década.

Al anunciar los nuevos fondos del gobierno, el Ministro de Departamento e Industria Nigel Griffiths dijo que “La Nanotecnología es una tecnología emergente y emocionante que promete mejorar la vida cotidiana de todo el mundo. Se trata de diseñar nuevos productos o mejorar productos existentes para hacer que las cosas sean más pequeñas, más rápidas, más fuertes o más económicas desde el punto de vista de gasto de energía.

Fondos europeos para subvencionar investigación en nanotecnología

La Comisión Europea ha dado una subvención a una red de 12 universidades europeas para el desarrollo del programa en nanotecnología 'Frontiers'.

Frontiers es una red europea cuyo objetivo es establecer liderazgo en la investigación e innovación en nanotecnología relacionada con las ciencias, integrando los puntos fuertes y las instalaciones de sus miembros. Pretende que a través de un enfoque integrado de sus universidades, se reforzará la apuesta de Europea por la nanotecnología y permitirá que se acercque más a los avances logrados en este campo con respecto a los Estados Unidos y Japón.

Ayer y hoy los miembros de la red han celebrado su primera reunión en Enschede (Países Bajos) para diseñar un programa conjunto de actividades.

Los miembros de la red Frontiers son las siguientes instituciones:

• MESA+ Research Institute, MESA+ (NL)
• University of Aarhus, (DK)
• University of Cambridge, IRC in Nanotechnology, (GB)
• Technical University Delft, Dept. NanoScience, TU Delft, (NL)
• Interuniversitair Micro-elektronica Centrum, IMEC, (BE)
• Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, (DE)
• CeNTech GmbH, (DE)
• Chalmers University of Technology, (SE)
• National Centre of Competence for Nano Science, NCCR, (CH)
• Max Planck Institute for Solid State Research, (DE)
• Nano Science Group CEMES/CNRS, (FR)
• University Münster, (DE)

Enlaces relacionados:
Tabla comparativa de inversión en Nanotecnología (EE.UU, Asia, Europa...)

Inversión mundial en Nanotecnología

Según un informe publicado por Lux Research, la total inversión en el sector de Nanotecnología en todo el mundo superará los $8.6 billones de dólares en 2004.

De estas inversiones, el sector público habrá aportado $4.6 billones de dólares. Estos $4.6 billones de fondos públicos destinados a la nanotecnología se reparten por regiones en el mundo de la siguiente forma:

• Estados Unidos - $1.6 billones (35%)
• Asia - $1.6 billones (35%)
• Europa - $1.3 billones (28%)
• El resto del mundo - $133 millones (2%)
  

Por otra parte, el sector privado gastará unos $3.8 billones de dólares en investigación y desarrollo de nanotecnología durante 2004. Dicho gasto se reparte por regiones así:

• Empresas norteamericanas - $1.7 billones (46%)
• Empresas asiáticas - $1.4 billones (36%)
• Empresas europeas - $650 millones (17%)
• Empresas de otras regiones - $40 millones (menos del 1%)
  

Según el informe, durante el año 2004 a pesar de haber habido una reducción en inversiones de capital riesgo en el sector de la nanotecnología, un total de 1500 empresas han anunciado su intención de implementar estrategias vinculadas a la nanotecnología.

Problema de temperatura en nano objetos.

Unos investigadores especializados en Física han descubierto algo muy extraño: el concepto de la temperatura no tiene sentido en los objetos más pequeños, es decir, en nano-objetos.

Aunque se sabe que el concepto de la temperatura se deshace sobre la escala de átomos individuales, la investigación más actual apunta hacia la posibilidad de que también carece de sentido en aparatos más grandes, como por ejemplo los nanotubos de carbón.

La nanotecnología es la ciencia que hace posible manipular materiales hechos de solo unos cuantos miles de átomos. Nanotubos de carbono por ejemplo son pequeñísimos cilindros que hacen posible la fabricación de aparatos electrónicos en miniatura.

Ortwin Hess de la Universidad e Surrey y su equipo de investigadores dicen que si se mide la temperatura de una punta de un nanotubo de 10 micrometros, no tendría necesariamente la misma temperatura que la otra punta. La longitud de un nanotube de estas características es parecida al grosor de una hoja de papel.

Al llegar a una escala en la que no tiene relevancia la temperatura, es imposible predecir los cambios en las propiedades físicas de su sistema y esto supone problemas para cualquier aparato según Peter Atkins, un experto en la Química Física de la Universidad de Oxford.

Según Hess, el hecho de que la temperatura se deshaga en algún momento entre el mundo real y la escala atómica no es sorprendente. El desafío actual es determinar en qué momento se produce este hecho, algo que puede variar según qué material se trata y cuánta energía en términos de calor retenga.

Atkins dice "nuestra experiencia diaria de temperatura representa una señal para el flujo de la energía como calor". En el mundo real, el calor fluye de objetos de una temperatura más alta a objetos de una temperatura inferior, por esto una taza de té siente caliente cuando la cogemos y el calor nos llega a nuestras manos.

En la escala atómica también, la temperatura describe la distribución de energía de calor entre los billones de átomos y moléculas que conforman nuestro mundo, pero no cuando se trata de un solo atomo.

Con su investigación actual, Hess y su equipo redujeron cada vez más el tamaño de una cadena de cajitas, hasta que llegaron al punto en el que creen que la temperatura deje de ser un constante. El resultado de su investigación podría ser preocupante para nano-científicos.

Nanotecnología puede crear una red de Internet basada en energía solar.

Unos investigadores de Canadá han demostrado que se puede utilizar la nanotecnología para conseguir un Internet de máxima potencia basado en la potencia de luz. Este descubrimiento podría llevar a una red 100 veces más rápida que la actual.

En un estudio publicado este mes en Nano Letter, el Professor Ted Sargent y compañeros explican el uso de un láser para dirigir a otro con un exactitud sin precedentes, condición necesaria dentro de redes futurísticas de fibra de óptica. “Este descubrimiento enseña como la nanotecnología es capaz de diseñar y crear materiales hechos a mediad a partir de una molécula” según Profesor Sargent.

Hasta ahora investigadores ingenieros no han podido hacer realidad la capacidad de la luz de controlar luz. La imposibilidad de hacer que materiales realicen su potencial teorética se conoce dentro del campo de óptica molecular no-linear como la brecha cuántica “Kuzyk” (Kuzyk quantam gap). “Hasta ahora los materiales moleculares utilizados para cambiar señales de luz con luz han sido más débiles que la teoría física decía que debían ser. Con estos últimos descubrimientos, por primera vez la capacidad de procesar señales que contienen datos por medio de la luz está a nuestro alcance” según Sargent.

Para superar la brecha Kuzyk, dos profesores de la Universidad de Carleton diseñaron una sustancia que combinaba buckyballs con un tipo de polímero. Esta combinación logró crear una capa clara y lisa, diseñada para lograr que las partículas de luz captase la trayectoria de otras partículas.

Luego Sargent y su compañero de la Universidad de Toronto, Qiying Chen, estudiaron las propiedades ópticas de esta nueva sustancia híbrida. Descubrieron que la sustancia era capaz de procesar datos transportados en ondas de telecomunicaciones – los colores infla-rojos de luz utilizados en cables de fibra de óptica. En este sentido, se acercaron más que nunca a lo que según la física mecánica cuantitativa, es posible. Según Sargent, un sistema futuro basado en la comunicación vía fibra óptica podría enviar señales por la red global en un pico-segundo, resultando en un Internet 100 veces más rápido que el actual.

La utilización de nanotubos de carbón para crear filtros

Investigadores de Rensselaer Polytechnic Institute y la Universidad de Banaras Hindu (India) han desarrollado un método sencillo para fabricar filtros de nanotubos de carbón capaces de quitar micro- y nano-escala contaminantes del agua y hidra-carbones pesados del petróleo.

Completamente fabricados con nanotubos de carbón, el gran atractivo de este nuevo avance tecnológico dentro del campo de la nanotecnología se deriva de la sencillez del método desarrollado para la fabricación de los filtros a través del control de la geometría cilíndrica de la estructura.

Los resultados de la investigación, financiada por el Centro de Montaje Dirigido de Nanoestructuras de la Universidad de Renssalaer y el Ministro de Educación de la India, se podrán leer en detalle en el número de septiembre de la revista especializada Nature Materials - ver primer párrafo aquí (para acceder al resto del artículo hace falta suscribirse a la revista).

Según uno de los investigadores que han participado en el proyecto, los resultados de su investigación demuestran cómo fijar estructuras de nanotubos bien ordenados directamente sobre un sustrato.Los filtros son cilindros huecos de carbón con unos centímetros de longitud y uno o dos centímetros de anchura con unas paredes de un tercio de un milímetro de grosor. Se fabrican a través de la aplicación de benzina en un molde y luego calentando el molde hasta 900º. La composición del nanotubo logra que los filtros sean fuertes, resistentes al calor y hace que se puedan limpiar fácilmente y volver a utilizar.

Posibles usos para este filtro de nanotubo de carbón incluyen las siguientes aplicaciones:

• Filtrar el agua y sacar el virus de polio (con un tamaño de 25 nanometros)
• Filtrar el agua y sacar otros patógenos tipo E.coli y bacteria Staphylococcus aureus

Hacia una estrategia europea para las nanotecnología

En Mayo de este año, la Comisión Europea publicó esta comunicación sobre la estrategia de la UE para la Nanotecnología en Europa. Se puede ver una presentación en powerpoint de la misma estrategia aquí.

Ahora, y como parte del proceso de formular una estrategia realista capaz de asumir el estado de la cuestión de la nanotecnología en Europa, Nanoforum ha publicado una encuesta en línea. Las respuestas a las preguntas formarán la base de un informe presentado por el consorcio Nanoforum para la Comisión. El informe pretende detallar opinión sobre las políticas europeas con respecto a la financiación, la infraestructura, I+D y preocupaciones de la sociedad sobre las nanociencias y las nanotecnologías.

Los que quieren participar en esta encuesta pueden hacerlo aquí. Si, por otro lado, es un científico que prefiere hacer llegar a la Comisión Europea directamente su opinión sobre su estrategia para las nanotecnologías en Europa, puede escribirles a esta dirección: rtd-nano-strategy@cec.eu.int

Ejemplos de aplicaciones de la Nanotecnología ya en el mercado.

La Nanotecnología ya no es solo una promesa del futuro.

Un informe de la Institute of Nanotechnology (iniciativa británica parecida a la National Nanotechnology Initiative de los Estados Unidos) sobre la Nanotecnología en Europa hace un balance de aplicaciones que utilizan técnicas de la nanotecnología y que ya están disponibles para el consumo o están a punto de lanzarse al mercado.

Dichas aplicaciones incluyen:

• Nuevos sensores para aplicaciones en la medicina, en el control medioambiental y en la fabricación de productos químicos y farmaceuticos
• Mejores técnicas fotovoltaicas para fuentes de energía renovable
• Materiales más ligeros y más fuertes para la defensa, las industrias aeronaútica y automóvil y aplicaciones médicas
• Envolturas "inteligentes" para el mercado de alimentos, que dan a los productos una aparencia de alimento fresco y de calidad
• Tecnologías visuales que permiten pantallas mejores, más ligeras, finas y flexibles
• Las llamadas técnicas de diagnóstica "Lab-on-a-chip" (literalmente "Laboratorio-en-un-micro(nano)chip"
• Cremas de protección solar con nanopartículas que absorben los rayos UV (¿qué son las nanopartículas?)
• Gafas y lentes con capas totalmente resistentes e imposibles de rayar
• Y aparatos tan diversos y comúnes como impresoras, tocadores de CDs, airbags etc., cuya versiones más modernas contienen componentes logrados a través de la nanotecnología.

Enlaces recomendados:

• Diccionario de Nanotecnología
• ¿Qué es la Nanotecnología?

Nanotecnología y su impacto para la construcción

Cuando se habla de la Nanotecnología solemos pensar en nano-chips o en aparatos ultra-pequeños que están siendo desarrollados por científicos para la medicina, la lucha contra el cáncer, la bioquímica, la física, etc.

Sin embargo, el sector de la construcción empieza a entrar en el mundo de los avances tecnológicos, y se está empezando a investigar formas en las que la nanotecnología puede aportar mejoras a la construcción de carreteras, puentes y edificios.

En un artículo publicado por Better Roads, Small Science Will Bring Big Changes To Roads (La ciencia "pequeña" causará grandes cambios en las carreteras), y citado por Nanodot, se explica como las actuales investigaciones en polímeros podría llevar a una situación en la que las barreras protectoras en las carreteras arreglen sus propios imperfectos causados por choques de vehículos.

La aplicación de la nanotecnología en las carreteras y la construcción también hará posible identificar y reparar de forma automática, sin intervención humana, brechas y agujeros en el asfalto o en el hormigón, y fabricar señales de tráfico que se limpian a si mismas. Se utiliza la nanotecnología para fabricar acero y hormigón más fuertes. También para la seguridad vial. Por ejemplo en algunos sitios de los Estados Unidos se han colocado nano sensores para vigilar el estado de sus puentes y detectar cualquier anomalía o riesgo.

A pesar de la mala prensa que recibe la nanotecnología de algunos medios, son cada vez más evidentes los avances y las nuevas soluciones hechas posibles por este nuevo fenómeno científico.