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Ensayo sobre la nanotecnología en el cual se trata sobre su definición, sus aplicaciones más relevantes y de los beneficios que tiene la sociedad.

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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA LIC. ELECTRÓNICA DESARROLLO DE LAS HABILIDADES EN EL USO DE LA TECNOLOGÍA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN DOCENTE: DULCE ROCÍO PERUSQUÍA MEJORADA ALUMNO: JESÚS ANTONIO FUENTES LUNA ENSAYO: NANOTECNOLOGÍA PERIODO: OTOÑO 2016

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ÍNDICE Resumen 1.-Introdución 2.-Desarrollo 2.1- Definición de nanotecnología ¿Qué es nanotecnología 2.2.- Orígenes de la nanotecnología 2.3.- Aplicaciones de la nanotecnología 2.3.1- Nanomateriales 2. 3.2- Nanoelectrónica 2.3.3.- Nanobiotecnología y nanomedicina 2.3.4- Nanotecnología en los alimentos 3.- Conclusión

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Resumen En este ensayo se tratara el tema de la nanotecnología tomando en cuenta su definición sus orígenes las aplicaciones que tiene y de los beneficios que genera para la sociedad. 1.-Introducción La nanotecnología es una nueva rama de la tecnología la cual tiene como característica que manipula la materia a escala manométrica. Los avances que se han realizado gracias a la nanotecnología son muy importantes ya que tienen beneficios para la sociedad como en la rama de la medicina y en la electrónica. En este ensayo se tiene la intención de explicar los orígenes de la nanotecnología la definición las aplicaciones que hay sobre la nanotecnología y de los beneficios que genera sobre la sociedad. 2.-Desarrollo 2.1.- Definición de nanotecnología ¿Qué es nanotecnología La nanotecnología es la fabricación de materiales estructuras dispositivos y sistemas funcionales a través del control y ensamblado de la materia a la escala del nanómetro de 0.1 a 100 nanómetros del átomo hasta por debajo de la célula así como la aplicación de nuevos conceptos y propiedades físicas químicas biológicas mecánicas eléctricas... que surgen como consecuencia de esa escala tan reducida. La base de la nanotecnología es la nanociencia que es el conocimiento necesario para mover manipular y construir objetos de tamaño a una escala manométrica 10-9 es decir multiplicar algo por 0.000000001 o la mil millonésima parte de algo. Este conocimiento es utilizado para realizar una función específica dentro de un determinado dispositivo nanotecnología. 2.2.- Orígenes de la nanotecnología

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El comienzo de la andadura nanotecnológica tuvo lugar en 1959 en el Instituto de Tecnología de California donde el físico R. Feynman especialista en mecánica cuántica pronunció un famoso discurso. Feynman trató en su conferencia del problema de manipular objetos a pequeña escala vislumbrando que podría haber muchas oportunidades tecnológicas “jugando” con átomos y moléculas. En aquel discurso la palabra nanotecnología no aparece. En realidad el término “nanotecnología” fue acuñado en 1974 por el profesor N. Taniguchi de la Universidad de Ciencia de Tokio en un artículo titulado "On the Basic Concept of ‘Nanotechnology’" que se presentó en una conferencia de la Sociedad Japonesa de Ingeniería de Precisión. En dicho artículo se hablaba de la nanotecnología como la tecnología que nos permitirá separar consolidar y deformar materiales átomo a átomo o molécula a molécula. Aunque Feynman en 1959 fue el primero en sugerir de manera clara esta posibilidad hubo que esperar hasta 1986 para que sus ideas se concretaran. En ese año E. Drexler publicó su libro “Engines of Creation” en el que describe cómo las nanomáquinas serán capaces de construir desde ordenadores hasta maquinaria pesada ensamblando molécula a molécula ladrillo a ladrillo. Los encargados de realizar ese ensamblaje serán nanorobots ensambladores con un funcionamiento parecido al que desde siempre han realizado los ribosomas y otros agregados moleculares en las células de nuestro cuerpo. Estos robots harían su trabajo auto- reparándose y constituyéndose a sí mismos. La descripción realizada por Drexler se corresponde con el funcionamiento de los motores moleculares desarrollados posteriormente en los que se crea un engranaje de moléculas donde unas hacen moverse a otras lográndose un verdadero efecto mecánico. Drexler también vislumbró la posibilidad de desarrollar nano-submarinos que podrían desplazarse por las venas buscando antígenos como lo hacen los leucocitos. Desde que Feynman y Drexler asentaron los pilares de la nanotecnología ha habido un fuerte desarrollo experimental en los laboratorios. Muchos centros de investigación han partido de estas ideas para diseñar no tanto dispositivos concretos sino experimentos que demuestren las posibilidades de desarrollar esa “nueva” tecnología. Esto ha desembocado en la puesta a punto de diferentes

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programas de investigación así como de diversas iniciativas para fomentar que los conocimientos generados por la ciencia tuviesen una traducción en la tecnología generando aplicaciones reales. 2.3.- Aplicaciones de la nanotecnología La nanotecnología y sus aplicaciones están cada vez más presentes en nuestra vida cotidiana aunque hasta hace poco tiempo se consideraban ciencia ficción. La medicina la ingeniería la informática la mecánica la física o la química son sólo algunas de las disciplinas que ya se están beneficiando o pronto lo harán de las posibilidades que ofrece la nanotecnología. Las posibilidades que ofrece son múltiples y ya hay en el mercado productos aplicados en la medicina y la cirugía constituyen el 21 de los negocios nanotecnológicos de los Estados Unidos en la informática la potencia de las computadoras ha aumentado y lo seguirá haciendo la alimentación suministro de energía la construcción de edificios cementos pinturas especiales los cosméticos tejidos textiles y sistemas para purificación y desalinización de agua. Para algunos científicos la nanotecnología es "comparable al nacimiento de los semiconductores electrónicos en la década de los 50 o al del láser en los 60" y sus ventajas innumerables. Por ejemplo la NASA confía en la nanotecnología para avanzar en sus retos espaciales a través de una nueva tecnología de computación más potente nuevos sensores nuevos materiales miniaturización... La nanotecnología será la base de toda la industria manufacturera. 2.3.1- Nanomateriales A lo largo del siglo XX se había logrado producir a escala industrial muchos tipos de sin que importase tener un preciso control de sus propiedades a escala nanométrica. Sin embargo ya se sabe que cuando estos mismos materiales se sintetizan con tamaño nanométrico suelen mostrar cambios apreciables en sus propiedades. Esto que en principio pudiera parecer un inconveniente es el punto clave que hace que la nanotecnología tenga sentido ya que nos permite fabricar materiales con propiedades diferentes con tan sólo controlar su tamaño a escala

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nanométrica. Sabemos que un material sintetizado con dimensiones nanométricas lo que llamamos un nanomaterial tiene gran superficie relativa relación entre superficie y volumen lo que permite aumentar su reactividad. Los nanomateriales también empiezan a manifestar comportamientos mecánicos ópticos o eléctricos diferentes a los de sus “hermanos mayores”. En otros casos se han sintetizado materiales completamente nuevos que son propios de la nanoescala y no tienen equivalentes macroscópicos como ocurre con los nanotubos de carbono. Otros nanomateriales se caracterizan por tener en su interior oquedades o poros de forma controlada y tamaño nanométrico. Estos son los materiales nanoporosos que comienzan a ser utilizados para almacenar moléculas peligrosas para filtrar sustancias nocivas etcétera. También se pueden usar para fabricar células de combustible y baterías alcalinas. En algunos casos las grandes superficies internas de estos materiales nanoporosos permiten que más reactivos se anclen sobre las mismas aumentando la velocidad de las reacciones químicas es decir sirven de catalizadores. Los más conocidos son las zeolitas que se usan en el refinado del petróleo y de sus derivados. Hay mencionar que las nanopartículas también se pueden usar como catalizadores en multitud de reacciones químicas. En otros muchos casos se necesita modificar las propiedades iniciales de un material de partida llamado material matriz mediante la incorporación de pequeñas cantidades de ciertos nanomateriales. Por ejemplo un adhesivo convencional fabricado con cierto polímero puede cambiar sus propiedades como la resistencia a fractura o el punto de fusión gracias a la adición de pequeñas cantidades de nanopartículas. Esto también se logra incluyendo nanotubos de carbono en fibras de vidrio fibras de carbono u otros materiales. Si las partículas que se añaden absorben la radiación ultravioleta el material matriz cambiará sus propiedades ópticas si dichas nanopartículas son hidrófobas repelen el agua el material resultante no se mojará tan fácilmente y si poseen carácter bactericida el material tendrá utilidad en aplicaciones sanitarias o quirúrgicas. Por lo tanto los nanomateriales y nanopartículas permiten cambiar las propiedades de materiales ya existentes. También se suele hablar de la “sintonización” a voluntad de dichas propiedades.

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Es importante mencionar que la naturaleza es una fuente inagotable de inspiración para diseñar nuevos materiales. Se dice que lo “nano” aprende de lo “bio”. En muchos casos entender el funcionamiento de un material creado por la naturaleza permite trasladar algunos conceptos a otro ámbito de aplicación. Por ejemplo una de las aplicaciones recientes de la nanotecnología ha consistido en la fabricación de un plástico transparente tan resistente como el acero. Para ello se ha imitado la estructura molecular de las conchas marinas mediante nanocapas de arcilla y de un polímero orgánico que actúa como pegamento una especie de novedoso “nanovelcro”. El resultado es un material que además de muy resistente y transparente es totalmente biodegradable y por tanto respetuoso con el medioambiente. Sus aplicaciones ya en desarrollo incluyen la fabricación de tejidos y trajes de seguridad capas de blindaje para vehículos sustitutos del vidrio en ventanas o cúpulas y diversos tipos de biosensores. La tela de araña a la que dedicamos un cuadro específico anteriormente las estructuras ramificadas de las patas de los tritones las estructuras hidrófobas de la flor de loto etcétera son ejemplos que la naturaleza pone a nuestra disposición para diseñar nuevos materiales. 2.3.2- Nanoelectrónica La nanotecnología nos permite fabricar dispositivos electrónicos cada vez más diminutos y potentes lo que ayudará a profundizar en la implantación de lo que se ha dado en llamar “sociedad digital”. En la actualidad ya se ha integrado en un único dispositivo Smartphone algunos equipos como teléfonos móviles ordenadores reproductores de música y video sintonizadores de radio y televisión agendas sistemas de correo electrónico sistemas de control remoto sistemas de localización GPS sensores de temperatura corporal etcétera. En un futuro los equipos dispondrán de pantallas flexibles ultradelgadas plegables u enrollables y su procesador y sistema de almacenamiento estarán ubicados en un minúsculo rincón del aparato por ejemplo el propio interruptor de encendido o se encontrarán distribuidos formando parte de la propia pantalla o carcasa. Tampoco

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hay que descartar que la pantalla el procesador y los sistemas de comunicaciones lleguen a estar integradas en unas gafas o unas lentillas. Las pantallas flexibles ya han salido al mercado de la telefonía móvil a finales de 2007. Si escudriñamos lo que se hace en los laboratorios encontramos más y más pistas que nos indican cómo será el futuro. Por ejemplo investigadores de la universidad de Illinois en EE.UU. han sido capaces de fabricar una radio del tamaño de un grano de arena usando nanotubos de carbono. En la Universidad de Washington un equipo de científicos ha desarrollado unas lentillas que integran circuitos electrónicos y diodos “leds” que nos muestran una pantalla con información. Estos nuevos equipos traerán importantísimas consecuencias en todas las actividades del ser humano. Sin embargo la revolución en el ámbito de la nanoelectrónica está ocurriendo de forma suave y continuada ya que el ritmo de novedades que surgen día tras día se mantiene constante desde hace muchos años. Ahora parece normal que vivamos inmersos en ese continuo cambio. De nuevo otra consecuencia de la ley de Moore. 2.3.3.- Nanobiotecnología y nanomedicina Sin duda alguna los seres humanos siempre han estado interesados por mejorar sus condiciones de vida erradicar enfermedades ser más longevos y disfrutar de una vejez más saludable. En esta búsqueda por mejorar su salud el hombre hace esfuerzos increíbles por entender cómo funcionamos y cuáles son las causas últimas de nuestras enfermedades buscando remedios que a su vez sean asequibles para una gran parte de la población mundial. La búsqueda de las causas de muchas enfermedades se está empezando a realizar a nivel molecular en la nanoescala por lo que muchas herramientas de diagnóstico y biosensores están íntimamente relacionadas con el desarrollo de instrumental en el ámbito de la nanotecnología. Ya hemos visto cómo es posible recubrir nanopartículas que posean interesantes propiedades magnéticas u ópticas con una cierta sustancia capaz de acoplarse a una proteína o célula determinada creando así marcadores que puedan viajar por nuestro organismo. También se fabricarán pequeñísimos biosensores capaces de medir en tiempo real la concentración de diferentes

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sustancias en nuestra sangre permitiendo análisis simultáneos de diversos parámetros y evitando críticos tiempos de espera. La nanotecnología no sólo permitirá detectar enfermedades con gran precisión sino que permitirá crear dispositivos capaces de combatirlas. En la actualidad se está haciendo un gran esfuerzo en el tema de la “dispensación o liberación controlada de fármacos”. En la actualidad los fármacos se incorporan al torrente sanguíneo directamente o a través del sistema digestivo y se distribuyen por todo el organismo. Esta forma de proceder es ineficiente ya que se desperdician fármacos en lugares donde no se necesitan. Además en ciertas ocasiones estas sustancias pueden resultar dañinas para ciertos tejidos u órganos que están sanos produciendo los efectos secundarios que encontramos listados en los prospectos de los medicamentos. Un ejemplo bien conocido de este hecho son los desagradables efectos de la quimioterapia usada para tratar ciertos tumores. No cabe duda que es mucho más inteligente diseñar un fármaco que viaje por nuestro interior hasta el foco infeccioso o la región enferma y libere allí de forma local la sustancia activa minimizando los efectos secundarios y permitiendo aumentar las dosis efectivas. Estos fármacos que actuarían como “nanomisiles inteligentes” podrían ser los precursores de los tan publicitados y controvertidos nanorobots capaces de detectar y tratar enfermedades de forma autónoma y eficiente. Sin embargo hoy por hoy los nanorobots están más cercanos al ámbito de la ciencia-ficción que a la investigación que se realiza en los laboratorios. La nanotecnología aliada con la medicina tiene también otras muchas posibilidades. Por ejemplo existen sistemas de esterilización de agua y aire basados en nanofibras que repelen las bacterias y los virus con muchísima mayor eficiencia que las membranas tradicionales. Otras interesantes aplicaciones de la nanomedicina se encuentran en fase de investigación y desarrollo en laboratorios de todo el mundo. Por ejemplo grupos de investigadores del CSIC ya sintetizan nanomateriales para obtener prótesis más resistentes y biocompatibles y fabrican nanomateriales biodegradables y bactericidas que sirven de soporte de andamio para el crecimiento de huesos y cartílagos. Recientemente investigadores del MIT en EE.UU. y de la Universidad de Hong Kong en China han sintetizado un gel de

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péptidos nanoestructurados que permite detener hemorragias en pocos segundos lo que es muy interesante en intervenciones quirúrgicas. Una combinación de polímeros y nanopartículas ha sido usada por investigadores del MIT en EE.UU. para regenerar nervios previamente seccionados en ratones abriendo la puerta a la reparación de tejido nervioso y a la posible recuperación de parapléjicos y tetrapléjicos. Sin embargo queda mucho tiempo antes de saber si estas investigaciones van a tener las consecuencias que los científicos desean y la sociedad demanda. 2.3.4- Nanotecnología en los alimentos Otro de los campos a los que ya ha llegado la nanotecnología es el de la alimentación también relacionada con la salud de los seres humanos. La implicación de lo “nano” en la producción de alimentos abarca diferentes fases de la larga cadena que siguen los productos que comemos o bebemos desde su origen hasta nuestra cocina. La primera de dichas etapas es la producción del alimento y en este sentido se están desarrollando nanosensores para controlar las condiciones del suelo agrícola y del agua de ríos y mares y también para seguir el crecimiento y grado de maduración de las cosechas. En cuanto al procesado de los alimentos se trabaja sobre potenciadores del sabor y en el uso de nanopartículas para controlar la textura de los preparados alimenticios. El envasado es otro aspecto importante y la nanotecnología está ayudando mucho en el desarrollo de envases más ligeros aislantes y protectores de la corrosión y de la contaminación por bacterias u hongos. También se trabaja en el uso de nanopartículas fluorescentes unidas a anticuerpos que pueden detectar la presencia de aditivos químicos indeseados o la aparición de procesos de descomposición durante el almacenamiento. Además el uso de nanosensores biodegradables dentro del envase que contiene el alimento permitirá controlar su temperatura y grado de humedad que han tenido en todo momento. Por otra parte a mitad de camino entre la alimentación y la farmacología se encuentra el campo de los suplementos nutricionales en el que se investiga sobre nanocontenedores con vitaminas que mejoran la dosificación y absorción de las mismas o

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nanopartículas que aumenten la estabilidad de los nutrientes. Por tanto antes o después acabaremos “comiendo nanotecnología”. 3.-Conclusión La nanotecnología es una herramienta muy importante para la sociedad ya que gracias a ella se ha mejorado la investigación y la aplicación en áreas como la medicina electrónica química y en el impulso de la ciencia. El futuro de las aplicaciones de la nanotecnología es muy prometedor y se necesitara desarrollar más conocimiento en el área de la nanociencia. Las aplicaciones que puede llegar a tener la nanotecnología en un futuro serán muy importantes e impulsaran a la creación de nueva tecnología en el área de la medicina con la creación de mejores medicamentos y tratamientos cada vez más prácticos y seguros en el área de electrónica con dispositivos electrónicos más eficientes pequeños y con el paso del tiempo más baratos y en la fabricación de nanomateriales. Todas estas aportaciones de la nanotecnología mejoraran aspectos de la vida cotidiana de la sociedad como en la comunicación en la alimentación en la salud y en el desarrollo de mejores y eficientes medios de transportes. Bibliografía: Proyecto NANO-SME Aplicaciones industriales de la nanotecnología. Ovied España. Tresalia Comunicación NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA Entre la ciencia ficción del presente la tecnología del futuro. Obtenido de: file:///C:/Documents20and20Settings/Servicio/Mis20documentos/Downloads/ udnano.pdf Alonso G. .Nanoquímica: Ingeniería de Nanomateriales obtenido de: file:///C:/Documents20and20Settings/Servicio/Mis20documentos/Downloads/ 48613-132913-1-PB.pdf

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