¿Sabías que el oro es verde?

Si cortamos un trozo de oro en trozos más pequeños, estos seguirán teniendo las mismas propiedades del oro: su típico color amarillo, su mismo punto de fusión..., pero si los continuamos dividiendo en partículas cada vez más pequeñas, cuando lleguen a ser tan ínfimas que comiencen a tener un tamaño nanométrico (la millonésima parte del milímetro), sus propiedades empezarán a comportarse de forma distinta.

Por ejemplo, el color cambiará, será anaranjado cuando las partículas tengan un diámetro cercano a 100 nanómetros o verde cuando el diámetro se reduzca a 50 nanómetros. Por lo tanto, en la escala nanométrica, las propiedades de un material no sólo dependen de su composición, sino que dependen igualmente de su tamaño, y también de su forma.

Esta dependencia entre el tamaño de los materiales y sus propiedades nos ha abierto un universo de posibilidades de nuevos usos para los objetos de tamaño nanométrico, produciendo un gran impacto en la ciencia y la industria. Por ejemplo, actualmente se utilizan partículas de tamaño nanométrico en medicina para detectar enfermedades, en automoción para que las capas de pintura sean más resistentes al rayado o en la industria deportiva para fabricar las raquetas de tenis más duras y ligeras.

Mientras, en la industria informática se fabrican pantallas de ordenador que consumen menos energía y ofrecen mayor resolución (tecnología OLED), discos duros con mayor capacidad de almacenamiento, baterías de larga vida o transistores de última generación.

Para hacerse una idea, un listado no exhaustivo de productos comerciales fabricados mediante nanotecnología puede verse en este enlace.

El nexo común a todos estos nuevos inventos es la utilización de materiales de tamaño nanométrico y sus propiedades.

La nanoescala: una forma diferente de ser pequeño

Desde hace años, la ciencia ha encontrado que para muchos desarrollos tecnológicos "más pequeño" equivale a mayor rendimiento, rapidez, sensibilidad, capacidad. Por ello, la miniaturización ha sido siempre un objetivo a perseguir.

La tecnología de hoy en día trabaja con objetos del tamaño de la micra (la milésima parte del milímetro) rutinariamente, sin embargo este logro no ha despertado el mismo entusiasmo que los materiales de tamaño nanométrico. La razón es que los objetos del tamaño de la micra tienen las mismas propiedades que los objetos más grandes, sin embargo, en la nanoescala, las propiedades fundamentales de los materiales difieren completamente de las de aquellas en objetos mayores. Una vez que las propiedades dependientes del tamaño se descubren, se abre la puerta a nuevas formas de utilización de ese material.

Por ejemplo, la mayor parte de los discos duros de los ordenadores que hoy en día usamos están diseñados para aprovechar la Magnetoresistencia Gigante. Es un fenómeno que se produce sólo cuando los materiales alcanzan espesores del tamaño del nanómetro y permite aumentar la capacidad de almacenamiento del dispositivo.

El mundo diminuto

En el nanomundo los objetos son tan pequeños que su tamaño está cerca de las unidades más pequeñas posibles de materia: los átomos. Por hacernos una idea, siete átomos de oro colocados en fila tienen una longitud aproximada de 1 nanómetro.

J. M. de la Fuente, Instituto de Nanociencia de Aragón (INA).

Esquema en el que se muestra a una nanopartícula portando fármacos específicos e interaccionando con una célula tumoral.

Moléculas y sistemas de interés biológico tienen tamaño nanométrico. Las proteínas tienen un tamaño que va desde 1 a 100 nm (nm = nanómetro de forma abreviada). El tamaño de los virus oscila entre los 30 y 120 nm. Debido a que los nanomateriales tienen el tamaño adecuado para interaccionar con proteínas, ADN, carbohidratos o células, es posible, por ejemplo, crear nuevos tipos de terapias biomédicas.

Hoy en día se está realizando un gran esfuerzo investigador en desarrollar futuras terapias contra el cáncer en las cuales las nanopartículas serían las encargadas de administrar el fármaco directamente a la célula tumoral. De esta forma las células sanas se verían poco afectadas y por tanto se minimizarían los efectos secundarios de las actuales terapias.

Nanociencia y Nanotecnología: menos es más

En esta última década el término "nano" se ha ido introduciendo en nuestro lenguaje. Hemos oído hablar de nanotecnología en la televisión, en el cine, leído en la prensa, y y muy a menudo para referirse a futuros inventos revolucionarios en muy diversas áreas.

Como en todo nuevo campo científico, es difícil conocer con precisión el alcance futuro que experimentará, sin embargo, hoy en día es una de las tecnologías con mayor crecimiento y existe un consenso general de que la "nano" ciencia y las "nano" tecnologías que se derivan de ella tienen la posibilidad de encontrar novedosas soluciones a muchos problemas actuales. Como todo nuevo descubrimiento científico, requieren de un gran esfuerzo investigador tanto para explorar sus prometedores beneficios como para evitar sus posibles riesgos.

Mónica Luna es investigadora en Nanociencia y Nanotecnología del Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC).
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