Este artículo es una actualización planificada de todo lo que sabía sobre las herramientas más poderosas que la humanidad podría crear: la nanotecnología. Peter Diamandis, un renombrado empresario e ingeniero, director y fundador de la Fundación X-Prize, Planetary Resources y otras iniciativas, describió su visión de lo que está sucediendo en los laboratorios de todo el mundo y las posibles aplicaciones de la nanotecnología que aguardan en la salud, la energía y la protección del medio ambiente. medio ambiente, ciencia de materiales, almacenamiento y procesamiento de datos.
Dado que la inteligencia artificial ha recibido mucha atención últimamente, muy pronto deberíamos escuchar acerca de avances increíbles en el campo de la nanotecnología.
Los orígenes de la nanotecnología
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La mayoría de los historiadores creen que el creador del término es el físico Richard Feynman y su discurso de 1959: "Hay mucho espacio debajo". En su discurso, Feynman imaginó un día en el que las máquinas pudieran reducirse tanto, y se codificaría tanta información en espacios diminutos, que los increíbles avances tecnológicos comenzarían a partir de ese día.
Pero el libro de Eric Drexler, "Motores de la creación: la era venidera de la nanotecnología", realmente reveló esta idea. A Drexler se le ocurrió la idea de nanomáquinas autorreplicantes: máquinas que construyen otras máquinas.
Dado que estas máquinas son programables, se pueden usar para construir no solo más de estas máquinas, sino lo que quieras. Y dado que esta construcción tiene lugar a nivel atómico, estos nanorobots pueden desarmar cualquier tipo de material (suelo, agua, aire, lo que sea) átomo por átomo y ensamblar cualquier cosa a partir de él.
Drexler hizo un dibujo de un mundo donde una biblioteca completa del Congreso podría caber en un chip del tamaño de un terrón de azúcar y donde los depuradores ambientales eliminan los contaminantes del aire.
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Pero antes de explorar las posibilidades de la nanotecnología, repasemos los conceptos básicos.
¿Qué es la "nanotecnología"?
La nanotecnología es ciencia, ingeniería y tecnología llevada a cabo a nanoescala, que varía de 1 a 100 nanómetros. Esencialmente, están manipulando y manipulando materiales a nivel atómico y molecular.
Para que lo entiendas, imaginemos qué es un nanómetro:
- La razón de la Tierra al cubo de los niños es aproximadamente la razón de un metro a un nanómetro.
- Esto es un millón de veces menor que la longitud de la hormiga.
- El grosor de una hoja de papel es de aproximadamente 100.000 nanómetros.
- El diámetro del glóbulo rojo es de 7000 a 8000 nanómetros.
- El diámetro de la cadena de ADN es de 2,5 nanómetros.
Un nanobot es una máquina que puede construir y manipular cosas con precisión y a nivel atómico. Imagine un robot que puede manipular átomos como un niño puede manipular ladrillos LEGO, construyendo cualquier cosa (C, N, H, O, P, Fe, Ni, etc.) a partir de bloques de construcción atómicos básicos. Si bien algunas personas niegan el futuro de los nanorobots como ciencia ficción, debes entender que cada uno de nosotros está vivo hoy gracias a las innumerables operaciones de los nanobots en nuestros billones de células. Les damos nombres biológicos como "ribosomas", pero en su esencia son máquinas programadas con función.
También vale la pena hacer una distinción entre la nanotecnología "húmeda" o "biológica", que utiliza el ADN y las máquinas de la vida para crear estructuras únicas a partir de proteínas o ADN (como materiales de construcción), y más nanotecnología Drexler, que implica la construcción de un "ensamblador" o máquina que se dedica a la impresión 3D con átomos a nanoescala para crear de manera eficiente cualquier estructura termodinámicamente estable.
Echemos un vistazo a algunos tipos de nanotecnología con los que los investigadores están luchando.
Diferentes tipos de nanobots y aplicaciones
En general, hay muchos nanorobots. Éstos son solo algunos de ellos.
- Motores más pequeños posibles. Un grupo de físicos de la Universidad de Mainz en Alemania construyó recientemente el motor de un solo átomo más pequeño de la historia. Como cualquier otro, este motor convierte la energía térmica en movimiento, pero lo hace en la escala más pequeña. El átomo queda atrapado en un cono de energía electromagnética y con la ayuda de láseres se calienta y enfría, lo que hace que el átomo se mueva hacia adelante y hacia atrás en el cono como el pistón de un motor.
- Nanomáquinas de ADN en movimiento 3D. Los ingenieros mecánicos de la Universidad Estatal de Ohio diseñaron y construyeron piezas mecánicas complejas a nanoescala utilizando origami de ADN, lo que demuestra que los mismos principios básicos de diseño que se aplican a las máquinas de tamaño completo se pueden aplicar al ADN y pueden producir piezas complejas. componentes controlados para futuros nanorobots.
- Nanaletas. Los científicos de ETH Zurich y Technion han desarrollado una "nanofina" elástica en forma de nanoalambre de polipirrol (Ppy) de 15 micrómetros (millonésimas de metro) de largo y 200 nanómetros de espesor que puede moverse a través de un fluido biológico a una velocidad de 15 micrómetros por segundo. Las nanofinas se pueden adaptar para administrar medicamentos y usar imanes para guiarlas a través del torrente sanguíneo para atacar las células cancerosas, por ejemplo.
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- Nanomotor de hormigas. Los científicos de la Universidad de Cambridge han desarrollado un pequeño motor capaz de ejercer 100 veces su propio peso sobre cualquier músculo. Los nuevos nanomotores podrían conducir a nanorobots que sean lo suficientemente pequeños como para penetrar en las células vivas y combatir enfermedades, dicen los científicos. El profesor Jeremy Baumberg de Cavendish Laboratories, que dirige el estudio, llamó al dispositivo una "hormiga". Como una hormiga real, puede ejercer una fuerza muchas veces mayor que su propio peso.
- Micro-robots por tipo de esperma. Un grupo de científicos de la Universidad de Twente (Países Bajos) y la Universidad Alemana de El Cairo (Egipto) han desarrollado micro-robots similares a espermatozoides que podrían controlarse mediante la oscilación de campos magnéticos débiles. Podrían usarse para micromanipulación sofisticada y tareas terapéuticas específicas.
- Robots basados en bacterias. Los ingenieros de la Universidad de Drexel han desarrollado una forma de utilizar campos eléctricos para ayudar a los robots microscópicos alimentados por bacterias a detectar y sortear obstáculos. Las aplicaciones incluyen la administración de fármacos, la manipulación de células madre para dirigir su crecimiento o la construcción de microestructuras.
- Nano-misiles. Varios grupos de investigación han construido recientemente una versión de alta velocidad de cohetes a nanoescala controlados a distancia mediante la combinación de nanopartículas con moléculas biológicas. Los científicos esperan desarrollar un cohete capaz de operar en cualquier entorno; por ejemplo, para administrar un fármaco a un área objetivo del cuerpo.
Las principales áreas de aplicación de nano y micromáquinas
Las posibilidades de aplicación de tales nano y micromáquinas son prácticamente infinitas. Por ejemplo:
- Tratamiento para el cáncer. Identifique y destruya las células cancerosas de manera más precisa y eficiente.
- Mecanismo de administración de fármacos. Desarrollar mecanismos de administración de medicamentos específicos para el control y la prevención de enfermedades.
- Imagenes medicas. La creación de nanopartículas que se acumulan en tejidos específicos y luego escanean el cuerpo durante la resonancia magnética podría revelar problemas como la diabetes.
- Nuevos dispositivos de detección. Con posibilidades prácticamente ilimitadas para ajustar las características de exploración y exploración de los nanorobots, podríamos descubrir nuestros cuerpos y medir el mundo que nos rodea de manera más eficiente.
- Dispositivos de almacenamiento de información. Un bioingeniero y genetista de Harvard Wyss ha almacenado con éxito 5,5 petabits de datos, unos 700 terabytes, en un gramo de ADN, superando el récord anterior de densidad de datos de ADN en mil veces.
- Nuevos sistemas energéticos. Los nanorobots pueden desempeñar un papel en el desarrollo de un sistema más eficiente para utilizar fuentes de energía renovables. O podrían hacer que nuestras máquinas modernas sean más eficientes energéticamente de tal manera que necesiten menos energía para funcionar con la misma eficiencia.
- Metamateriales extra fuertes. Hay mucha investigación en el área de metamateriales. Un grupo del Instituto de Tecnología de California ha desarrollado un nuevo tipo de material compuesto por puntales de tamaño nanométrico similares a los de la Torre Eiffel, que se ha convertido en uno de los más fuertes y ligeros de la historia.
- Ventanas y paredes inteligentes. Los dispositivos electrocrómicos que cambian de color dinámicamente cuando se aplica un potencial se están estudiando ampliamente para su uso en ventanas inteligentes energéticamente eficientes, que podrían mantener la temperatura interna de una habitación, autolimpiarse y más.
- Microesponjas para limpiar los océanos. La esponja de nanotubos de carbono, que puede absorber contaminantes del agua como fertilizantes, pesticidas y productos farmacéuticos, es tres veces más eficaz que las opciones anteriores.
- Replicadores. También conocidos como ensambladores moleculares, estos dispositivos propuestos pueden llevar a cabo reacciones químicas organizando moléculas reactivas con precisión atómica.
- Sensores de salud. Estos sensores podrían monitorear nuestra química sanguínea, notificarnos de todo lo que sucede, detectar alimentos dañinos o inflamación en el cuerpo, etc.
- Conectando nuestro cerebro a Internet. Ray Kurzweil cree que los nanorobots nos permitirán conectar nuestro sistema nervioso biológico a la nube en 2030.
Como puede ver, esto es solo el comienzo. Las posibilidades son casi infinitas.
La nanotecnología tiene el potencial de resolver algunos de los mayores desafíos que enfrenta el mundo de hoy. Podrían mejorar la productividad humana, proporcionarnos todos los materiales, agua, energía y alimentos que necesitamos, protegernos de bacterias y virus desconocidos e incluso reducir la cantidad de razones para perturbar el mundo.
Si eso no es suficiente, el mercado de la nanotecnología es enorme. Para 2020, la industria global de la nanotecnología crecerá a un mercado de $ 75,8 mil millones.
ILYA KHEL
