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¿Qué es la nanociencia y la nanotecnología?

Una definición que nos acerca a qué es la nanociencia es la siguiente: <La nanociencia es el estudio de los fenómenos y la manipulación de los materiales a escala atómica, molecular y macromolecular, dónde las propiedades suceden de forma muy diferente a como lo hace a una escala mayor>.

Cuando llegamos a la escala nanométrica de una partícula, la física clásica ya no es capaz de explicar el comportamiento de esa partícula (movimiento, energía, etc). En estos tamaños hay que aplicar otro tipo de física, la física cuántica.

Un mismo material, como el oro, puede tener propiedades ópticas, mecánicas, eléctricas, muy distintas, e incluso opuestas, a nanoescala que a macroescala.

Por nanotecnología entendemos: <El diseño, caracterización, producción y aplicación de estructuras, objetos y sistemas controlando la forma y el tamaño a escala nanométrica.>

La escala nanométrica

La escala nanométrica va de 1 a 100 nanómetros (nm). Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. Por eso, la nanociencia y la tecnología trabaja con grupos de átomos de 1 nm de tamaño como mínimo.

El límite superior son los 100 nm, pero este punto es flexible, ya que objetos de 200 nm se consideran en algunas ocasiones nanomateriales. Una buena pregunta que un estudiante podría hacer es ¿por qué 100 nm, y no 150? o ¿por qué no una escala de 1 a 1000 nm?

La razón, que se puede encontrar en la propia definición de nanociencia, que tiene que ver más con el efecto que el tamaño tiene en cierto materiales, con la aparición de fenómenos cuánticos, que con el tamaño en sí. La nanociencia no es sólo la ciencia de lo pequeño, sino la ciencia en la que algunos materiales muestran nuevas propiedades físicas a tamaños pequeños, propiedades que nunca presentarían a tamaños mayores.

¿Qué es un nanomaterial?

Un nanomaterial es aquel que presenta al menos una dimensión en la escala nanométrica. Pueden ser de dos tipos:

%uF02D-nanomateriales no elaborados intencionadamente: son aquellos que aparecen de forma natural, como proteínas, virus, partículas que surgen en las erupciones volcánicas, etc.

%uF02D-nanomateriales elaborados: aquellos producidos deliberadamente durante un proceso de fabricación.

Una idea que se puede llevar a clase es lo diminuto que es lo nano. Se puede utilizar un gráfico que muestre una escala que vaya, por ejemplo, del tamaño de una pelota de tenis al de una molécula de agua y que incluya nanomateriales.

Algunos ejemplos para llevar a clase:

-nuestras uñas crecen a un ritmo de 1 nanómetro por segundo.

-en la cabeza de un alfiler entran un millón de nanómetros.

-un cabello humano tiene sobre 80.000 nanómetros de diámetro.

-la molécula de ADN tiene entre 1 y 2 nanómetros de ancho.

-el microprocesador de última generación Pentium Core Duo mide 45 nanómetros.

¿Por qué lo nano es especial?

En primer lugar, algunos materiales, en su forma nano, adquieren propiedades diferentes. Por ejemplo, la plata no es tóxica a tamaño normal, pero una nanopartícula de plata es tóxica por contacto para un virus. Un mismo metal puede actuar como aislante o semiconductor a nanoescala.

En segundo lugar, los nanomateriales pueden ser fabricados átomo a átomo, en un proceso llamado bottom-up (de abajo a arriba).

Por todo ello, nano no sólo significa mil veces más pequeño que micro. Es un nuevo mundo que se abre a un sinfín de oportunidades científicas.

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