¿Cuáles son las aplicaciones de los nanómetros en la vida?
El científico estadounidense Neil Rice dijo: "La nanotecnología es el campo de la ciencia y la ingeniería con más probabilidades de lograr avances en el futuro". Esta tecnología no es sólo un paso hacia la miniaturización, sino también hacia un nuevo mundo microscópico donde el movimiento de la materia se rige por principios cuánticos.
Las teorías tradicionales que explican las propiedades de los materiales sólo son aplicables a sustancias con una longitud crítica de 100 nm. Si una determinada dimensión de una estructura es menor que una longitud crítica, las propiedades de la materia a menudo no pueden explicarse mediante las teorías tradicionales. A finales del siglo XX, los científicos de todo el mundo trabajaban arduamente para encontrar fenómenos novedosos en el campo intermedio, es decir, desde el nivel de moléculas individuales o átomos hasta cientos de miles de moléculas. La investigación sobre esta teoría básica ha promovido el progreso de nuestra investigación sobre nanotecnología en la actualidad.
Sabemos que la unidad básica de la materia es el átomo. Así que la investigación actual sobre nanotecnología trata en realidad de que la gente entienda el mundo a nivel atómico.
Ya en 1993, investigadores del Laboratorio de Física del Vacío de la Academia de Ciencias de China en Beijing pusieron átomos bajo el microscopio con tanta libertad como si estuvieran jugando al ajedrez y escribieron la palabra "China". Esto es sólo un experimento, pero los humanos pueden descubrir y ver los milagros que existen en el mundo nanométrico; los humanos obtendrán cada vez más beneficios en el nuevo campo de la nanotecnología.
Los científicos en nanomateriales y nanoestructuras describen las perspectivas de aplicación de los nanoproductos y predicen que en un futuro próximo aparecerán nuevos materiales especiales. Estos materiales tendrán múltiples funciones y podrán detectar cambios en su entorno y responder en consecuencia. Los expertos en nanotecnología predicen otro nivel de resistencia del acero. 10 veces el peso del material, que es sólo 1/10 del papel, tiene superconductividad, transparencia y un punto de fusión más alto.
¿Cómo cambiará nuestras vidas la exquisita nanotecnología? Hay muchos ejemplos, por ejemplo, de nanotubos de carbono, que tienen menos de una décima parte del diámetro de un cabello humano y pueden utilizarse como cables extremadamente finos o en dispositivos electrónicos ultrapequeños. El uso de nanotecnología en la memoria podría aumentar en gran medida las capacidades de almacenamiento de los dispositivos electrónicos, permitiendo que la información de una biblioteca de millones de libros quepa en un dispositivo del tamaño de una barra de chocolate.
Por poner otro ejemplo, algunas personas llaman al nanómetro "MSG industrial" porque si se "rocía" en muchos materiales tradicionales, los productos viejos parecerán nuevos. Tablas de cortar, trapos, baldosas de cerámica, tarjetas magnéticas del metro, estas pequeñas cosas limpias se pueden desodorizar y esterilizar una vez que se les agregan nanopartículas. La construcción con hormigón de cemento mezclado con nanopartículas humanas puede absorber y degradar sustancias nocivas en el aire. El hormigón armado también puede "respirar profundamente" como un bosque. Los chips de silicio existentes serán reemplazados por componentes de nanotubos que son cientos de veces más pequeños, y las computadoras gigantes que ahora ocupan varias habitaciones podrían ser lo suficientemente pequeñas como para caber en un bolsillo.
Lo más atractivo es el futuro "nanorobot", que puede ingresar al cuerpo humano y destruir todas las células cancerosas sin dañar las células sanas; puede administrar medicamentos de un lado a otro del cuerpo humano, limpiar arterias y; reparar El corazón, el cerebro y otros órganos no requieren cirugía.
En 1999, en un informe sobre nanotecnología, el gobierno de Estados Unidos pidió acelerar la investigación básica en nanotecnología e ingeniería. El Presidente de los Estados Unidos cree que la nanotecnología es muy importante para mantener el liderazgo tecnológico y económico de su país y propuso duplicar el presupuesto federal para la investigación en nanotecnología a 495 millones de dólares en 2001. Los esfuerzos de investigación de la Iniciativa Nacional de Nanotecnología de EE. UU. serán coordinados por un comité compuesto por altos representantes de varios programas gubernamentales de I+D. Los Departamentos de Defensa, Energía, Comercio, la Administración Espacial, la Fundación Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud desempeñarán papeles importantes bajo la dirección del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. En su fase inicial, la Iniciativa Nacional de Nanotecnología de EE. UU. se centra en materiales con características novedosas a nivel molecular y propiedades físicas y químicas significativamente mejoradas.
Algunas áreas de frontera de la nanotecnología de interés para los investigadores de nanotecnología de varios países se pueden resumir en los siguientes cinco aspectos:
-A nivel nanométrico, la interacción entre electrones y átomos se verá afectada por factores cambiantes. De esta manera, los científicos podrán controlar las propiedades básicas del material, como el magnetismo, la capacidad de almacenamiento y la capacidad catalítica, sin cambiar la composición química del material.
-A nivel nanométrico, los sistemas biológicos tienen una organización sistemática que permite a los científicos colocar piezas artificiales y sistemas de ensamblaje en células humanas. Es posible que los humanos simulen la naturaleza y creen máquinas moleculares.
Los nanocomponentes tienen una gran superficie, lo que los convierte en catalizadores y absorbentes ideales y pueden usarse para liberar energía eléctrica y aplicar fármacos a las células humanas.
En comparación con los materiales ordinarios, los materiales fabricados mediante nanotecnología tendrán un volumen muy reducido y su resistencia y tenacidad mejorarán mientras su composición permanece sin cambios. Como las nanopartículas son pequeñas, no habrá defectos en la superficie y, como las nanopartículas tienen una alta energía superficial, su resistencia aumentará. Esto será muy útil para fabricar materiales compuestos de alta resistencia.
- Las nanoestructuras son órdenes de magnitud más pequeñas en todas las dimensiones en comparación con las macroestructuras, por lo que las interacciones ocurren más rápido, lo que conduce a sistemas con mayor eficiencia energética y mejor rendimiento.
Con los esfuerzos de nanoexpertos de todo el mundo, la era nano está llegando. Algunos científicos predicen que esta revolución en la nanotecnología será comparable a la provocada por la sustitución de los transistores por dispositivos microelectrónicos. La aparición de micronanotransistores y chips de nanomemoria en el futuro aumentará la velocidad y la eficiencia de las computadoras millones de veces, aumentará la capacidad de almacenamiento de los discos a cientos de veces la actual y reducirá el consumo de energía a una décima parte. de lo que es ahora. El ancho de banda de comunicación aumentará cientos de veces y las pantallas plegables serán 10 veces más brillantes que las pantallas actuales. Además, es posible a nanoescala que componentes biológicos y no biológicos se combinen en sensores y procesadores interactivos para servir a los humanos.
¿Hasta dónde pueden prever los científicos el futuro? La Asociación de la Industria de Semiconductores de Estados Unidos ha elaborado una hoja de ruta para el desarrollo de procesadores, sensores, memorias y dispositivos de transmisión, pero esta hoja de ruta sólo se extiende hasta 2010 y sólo alcanza estructuras con un tamaño de 100 nanómetros, que es mayor que todos los dispositivos nanoestructurados. La asociación afirmó que se necesita tiempo para que los descubrimientos científicos se conviertan en tecnologías comercialmente viables y se estima que la nanotecnología no madurará hasta entre 2010 y 2015.
Se puede ver que en un futuro próximo, es un hecho indiscutible que los productos a nanoescala aparecerán en grandes cantidades. Con la investigación en profundidad sobre nanotecnología y productos, la nanotecnología y las patentes de tecnología se comercializarán en más de diez años. Parece que la nanotecnología se convertirá en parte de nuestra vida diaria y anhelamos que ese día llegue pronto.