Las nanofábricas
La hazaña de diseñar y manipular en tamaños diminutos tendrá premios en casi todas las esquinas de la realidad. Los nanomateriales, con soluciones a escala molecular, se convertirán en los motores conductores de los avances tecnológicos de este nuevo siglo.
"La nanotecnología -según definen-, es la ciencia de fabricar y controlar estructuras y máquinas con tamaños menores a un micrón". Como punto de comparación, el diámetro de un pelo humano es aproximadamente 50 micrones.
Nuevas técnicas de nanofabricación prometen un campo de investigación que puede ser crucial para la competitividad de las economías en el futuro. La nanotecnología, y los nuevos materiales, han hecho surgir a los llamados "metamateriales", que son una nueva clase de materiales con propiedades no observadas en la naturaleza.
En una entrevista que apareció en BBC Mundo, Daniel López, un investigador del Laboratorio de Nanofabricación de Bell Labs, de Lucent Technologies, recalcó que hoy en día existen técnicas de nanofabricación que permiten elaborar estructuras con tamaño mucho menor que un micrón. Y definió a los metamateriales como compuestos ordenados cuyas propiedades físicas son distintas a la de sus constituyentes. "Por ejemplo, el índice de refracción de un metamaterial puede ser negativo mientras el índice de refracción de las partes constituyentes es siempre positivo".
Muchos metamateriales se fabrican con técnicas de nanotecnología similares a las que se usan para fabricar micromáquinas y circuitos integrados. Un ejemplo es la fabricación de lentes planos. En general, la forma de los lentes ópticos es lo que define sus propiedades, pero con los metamateriales se pueden fabricar lentes planos que permitan enfocar luz en áreas más pequeñas que la longitud de onda de la luz. "Mientras en un lente de vidrio, la forma y detalles de la superficie definen sus propiedades, en un metamaterial el tamaño de sus componentes es el que define sus características".
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Los metamateriales no sólo se fabrican con nanotecnología, también se les fabrica con la microtecnología. Es importante poder fabricar artificialmente estos metamateriales con tamaños del orden de nanómetros a varios micrones, para poder diseñarlos para el uso que uno quiere. Cabe recordar que para aplicaciones ópticas, el tamaño de las partes que forman el metamaterial varían desde nanómetros hasta un micrón, mientras que para aplicaciones en comunicaciones se necesitan tamaños entre micrones a milímetros".
Una ventaja de los metamateriales, según plantea este investigador, es que ya hay quien piensa usarlos en las llamadas computadoras ópticas, aunque por el momento aún no hay ningún resultado.
Las ventanas abiertas del porvenir
En cuanto a las investigaciones más interesantes sobre nuevos materiales, Castro Otero señala que los más destacado se hallan en el diseño de materiales a la medida (empezando por su composición, fases constituyentes y microestructura), con el fin de obtener un material con unas propiedades adecuadas para una aplicación determinada.
Sin embargo, reconoce que por ahora no es posible abarcar todas las líneas de investigación abiertas y prometedoras que impulsan a la ciencia y tecnología de materiales (sólo en la Unión Europea hay más de 1,400 proyectos de investigación, y de las variadas investigaciones en nanomateriales buen número permitirán la liberación de fármacos (drug delivery, en inglés) ultra-precisos, nanomáquinas para la microfabricación, dispositivos nanoelectrónicos, tamices moleculares ultra-selectivos y nanomateriales para vehículos de alta complejidad, como los aviones.
En el caso de los materiales inteligentes hay ya experimentos muy adelantados con músculos artificiales y materiales que pueden 'sentir' sus propias fracturas. Entre los materiales biomiméticos sobresalen las investigaciones para la obtención de seda sintética con propiedades similares a la de las telarañas, por chips de ADN o por el crecimiento de cristales en el interior de 'jaulas' víricas".
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Asimismo, el acento se pone en el tema del medio ambiente y el desarrollo sostenible. Lo que se refleja en la búsqueda de nuevas tecnologías "para la generación de energía, dispositivos energéticamente más eficientes y materiales reciclables y menos tóxicos".
Por otro lado, en el campo de la salud se investiga en "el desarrollo de huesos y tejidos artificiales biocompatibles, sistemas de liberación de fármacos más eficientes y seguros y sistemas de depuración de agua.
En el terreno de las Tecnologías de la Información, los científicos están encontrando nuevos materiales magnéticos, ópticos y electrónicos.
Para los interesados en temas de empaque y embalaje, y la creación de nuevos aditivos, las investigaciones no tardan en hacer caer como una cascada numerosos productos nuevos. De igual modo, en el ámbito del transporte, ya se habla de estructuras ultra-ligeras de aluminio, de sistemas de frenado para trenes de alta velocidad, de aviones más estables o de teselas aislantes para la reentrada a la tierra de transbordadores espaciales…" El futuro, como se palpa, es una caja de sorpresas.
Gonzalez Hernandez Ezequiel CRF
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