Nanotecnología y sector de la construcción

Un artículo de Wired News expone las últimas avances de la nanotecnología en el sector de la construcción y el desarrollo de edificios inteligentes capaces de eliminar la contaminación del medioambiente.

Adaptando tecnologías ya disponibles para la fabricación de ventanas y azulejos auto-limpiables, un equipo de científicos pretende desarrollar nuevos materiales que, al ser expuestos a rayos solares y a la lluvia, sean capaces de disolver y eliminar los gases tóxicos que contaminan el aire.

La empresa sueca Skanska pretende construir muros de hormigón que descompongan los gases expulsados por los tubos de escape de vehículos en túneles de carretera, además de aceras que limpian el aire en las ciudades.

Skanska participa en un proyecto valorado en $1.7 millones para desarrollar hormigón y otros productos catalíticos pintados con dióxido de titanio, compuesto utilizado a menudo en la fabricación de pinturas blancas y pasta dentrífica que puede tener una alta tasa de reactividad al ser expuesto a rayos de luz ultravioleta.

Cuando los rayos UV entran en contacto con el dióxido de titanio, se produce una reacción catalítica que destruye las moléculas de contaminantes, incluyendo óxidos nitrógenos que producen nubes de contaminación en las grandes ciudades y zonas industriales y puedan causar problemas pulmonares además de ser considerados como principales elementos que causan el efecto invernadero. La reacción se llama “fotocatalisis solar” y su aplicación para crear productos capaces de "limpiar" el medioambiente es posible gracias a la nanotecnología.

La nanotecnología ya ha sido aplicada en el sector de la construcción para crear y comercializar productos prácticas (auto-lavables), pero hasta ahora no se habían desarrollado productos que abarquen una limpieza del medioambiente, objeto de la presente investigación.

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Nanotubos y medicina

Según los resultados de una investigación llevada a cabo por un equipo de científicos de la Universidad de California, la fuerza, flexibilidad y poco peso de nanotubos de carbón hace que podrían servir como andamios capaces de suportar a los huesos y ayudar a víctimas de osteoporosis y huesos rotos.

Los científicos describen su descubrimiento en un artículo publicado por la revista Chemistry of Materials de la American Chemical Society. Los resultados podrían suponer mayor flexibilidad y fuerza de huesos artificiales y prótesis, además de avances en el tratamiento de la enfermedad osteoporosis.

Según el director de la revista, la investigación es importante porque indica un posible camino para la aplicación de nanotubos de carbón en el tratamiento médico de huesos rotos.

Actualmente, las estructuras de hueso artificial se fabrican utilizando una gran variedad de materiales, tales como polímeros o fibras de péptido, pero tienen la desventaja de carecer de fuerza y el riesgo de ser rechazados por el cuerpo humano. Sin embargo, los nanotubos de carbón son excepcionalmente fuertes, y existe menos posibilidad de rechazo por su carácter orgánico.

El tejido óseo es un compuesto natural de fibras de colágeno y hidroxiapatita cristalina , un mineral basado en fosfato de calcio. Los investigadores han demostrado que los nanotubos de carbón pueden imitar la función de colágeno y actuar como un andamio para inducir el crecimiento de cristales de hidroxiapatita. Al tratar los nanotubos químicamente, es posible atraer iones de calcio lo que fomenta el proceso de cristalización y mejora la biocompatibilidad de los nanotubos al aumentar su hidrosolubilidad.

Se puede leer el abstract del artículo aquí: A Bone Mimic Based on the Self-Assembly of Hydroxyapatite on Chemically Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes

Transistores orgánicos

Un equipo internacional de investigadores dirigido por Lay-Lay Chua de la Universidad de Cambridge y Peter Ho de la Universidad Nacional de Singapore ha descubierto que la incapacidad de transistores orgánicos (compuestos de plásticos semi-conductores) de mover electrones no se debe a una incapacidad del plástico en sí, sino a una interacción con otros materiales en el transistor.

La fabricación de transistores orgánicos es barata, pero aunque permitan el desarrollo de electrónica fina, hasta ahora no ha sido posible utilizarlos para la implementación del diseño de los circuitos más rápidos, porque los plásticos no pueden transportar los electrones. Tienen que recurrir a un flujo de cargas positivas para llevar la corriente, lo que ha limitado su aplicación hasta ahora.

Pero el descubrimiento de Chua y Ho podría servir para darles mayor velocidad, y por consiguiente, mayor diversidad para posibles aplicaciones.

En un transistor la corriente pasa por un semiconductor bajo el control de electrodo puerta. Esta puerta es separada del semiconductor por un aislador, normalmente dióxido de silico. En los transistores de silicio convencionales, los electrones pasan por el semiconductor sin interactuar con el aislante. Pero en la mayoría de semiconductores plásticos, los átomos que están en el interface, entre el aislante y los electrones atrapan los electrones, impidiendo que estos fluyan a través del transistor. En esta investigación, los científicos diseñaron un aislante alternativa, para sustituir el dióxido de silico y así mostraron que los semiconductores orgánicos sí pueden conducir electrones.

Este avance podría hacer posible la creación de transistores orgánicos más sencillos y de mayor calidad capaces de realizar mayor número de funciones. Una posible aplicación sería etiquetas de identificación electrónicas, (RFID).

Nanotecnología y medio ambiente: buckyballs

Un equipo de investigadores de las universidades de Rice y Georgia ha descubierto que, a diferencia de lo que se creía hasta ahora, buckyballs se disuelven en agua, lo que podría significar un potencial riesgo para fauna y agua potable.

Algunos científicos afirman que los buckyballs representan "la molécula perfecta", pero esta descripción podría cambiar si investigaciones siguen apuntando a los posibles impactos negativos de los buckys. Otros estudios recientes han indicado que los buckyballs podrían causar daño en células cerebrales y células humanas.

Este último estudio resalta la opinión de muchos expertos de la necesidad de que los gobiernos financien investigaciones sobre los efectos de otros materiales utilizados en nanotecnología y aprueben leyes que regulen la fabricación y comercialización de nanotecnología.

Más de 40 países tienen programas estatales para financiar programas de investigación y desarrollo de nanotecnología, pero solo una parte muy pequeña de los fondos son destinados a investigar los posibles riesgos de la nanotecnología. Sin embargo, un informe realizado por la Royal Society para el gobierno del Reino Unido el año pasado concluyó que "Hasta que se sepa más sobre los impactos medioambientales de nanopartículas y nanotubos, recomendamos que se evite en la mayor medida posible el lanzamiento de nanopartículas y nanotubos al medioambiente".

Esta nueva investigación sobre buckyballs ha sido publicado en la revista Environmental Science & Technology. Los científicos descubrieron que los buckyballs se disuelven en agua después de agruparse. Además, expusieron buckyballs a dos tipos comunes de bacteria que se encuentra en tierra, y descubrieron que las partículas inhiben tanto el crecimiento como la respiración de la bacteria, incluso con concentraciones muy bajas.

Los científicos creen que los buckyballs causan daños porque su configuración única actúa como un vacio que quita por succión a los electrones de moléculas. Como consecuencia, estas moléculas se convierten en "radicales libres" que pueden dañar membranas celulares o bacteria.

La Universidad de Rice tiene un centro dedicado a la investigación de los posibles efectos negativos de la nanotecnología financiado por el gobierno de los Estados Unidos. Un equipo de científicos de esta Universidad ha desarrollado un método para neutralizar los efectos tóxicos de buckbyalls para que se pueda seguir trabajando con estos y otros nanomateriales.

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Versión más pequeña de buckyball
Center for Biological and Environmental Nanotechnology, Rice University
Center for Nanoscale Science and Technology, Rice University
Centros especializados en nanotecnología

Deporte y nanotecnología: ciclismo

Este año la nanotecnología podría influir al resultado de la carrera de bicicletas más popular del mundo: El Tour de France. El Equipo Phonak utiliza una bicicleta que con una estructura que incorpora nanotubos de carbón. El fabricante suizo, BMC, afirma que el marco de su "Pro Machine" pesa menos de un kilo y goza de unos niveles excepcionales de rigidez y fuerza.

Para crear la estructura, BMC, aplicó tecnología compósita desarrollada por la empresa norteamericana Easton. Su sistema de resina realzada integra fibra de carbón en un matriz de resina reforzada con nanotubos de carbón. Según el fabricante, esto mejora la fuerza y resistencia en los huecos que existen entre las fibras de carbón.

Easton colabora con Zyvex, empresa especializada en nanotecnología que proporciona los nanotubos para el sistema. Zyvex aplica un tratamiento especial a las superficies de nanotubo para que los tubos se disipen con mayor facilidad en otros materiales.

BMC afirma ser la primera empresa que ha logrado construir un marco de bicicleta utilizando nanotecnología de nanotubos de carbón. Además, la estructura no requiere ajustos mecánicos después del proceso de fabricación, lo que reduce que se ocasionen posibles daños a las fibras de carbón.

Fuente: Nanotech Web.