En la copa de Licurgo, pieza romana de vidrio del siglo IV, se
utilizaron nanopartículas de oro y plata para crear unos muy
llamativos efectos de color. Fuente: https://commons.wikimedia.
org/w/index.php?curid=15475096)
Diagrama que muestra diversos tipos de nanotubos de carbono.
Fuente: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Types_of_Carbon_
Nanotubes.png
¿Qué podemos esperar de esta
disciplina?
La nanotecnología no es un proceso único.
Tampoco hace referencia a un tipo específi co de
material. Dicho término abarca todos los aspectos
de la producción de materiales, dispositivos y
sistemas mediante la manipulación de la materia
a escala nanométrica. E involucra numerosas
áreas de conocimiento como la física, química,
biología, medicina, ciencia de materiales, fotónica,
microelectrónica, computación y diversas
ingenierías. Es decir, es altamente multidisciplinar.
Pero es importante señalar que la nanotecnología
no consiste simplemente en reducir las dimensiones
de un determinado sistema o dispositivo;
la fabricación a la nanoescala permite utilizar
nuevas propiedades fi sicoquímicas de la materia
que únicamente se manifi estan en sistemas de
baja dimensionalidad. En esencia, las propiedades
novedosas de los materiales a escala nanométrica
se basan principalmente en la manifestación
de los denominados efectos cuánticos de
tamaño y en un aumento espectacular de su superfi
cie específi ca.
Como consecuencia de los efectos cuánticos
de tamaño se producen cambios en los niveles
energéticos que afectan al comportamiento
de los electrones en los átomos y moléculas que
componen los materiales. En cuanto a la superfi -
cie específi ca, si consideramos una partícula esférica
con un radio de un milímetro, ésta tendría
una superfi cie de 1,34x10-5 m². En el volumen que
ocupa esa esfera cabrían 1018 partículas con un
radio de 1 nm cuya superfi cie total sería de 12.56
m², es decir, un millón de veces superior.
Algunos ejemplos
Un ejemplo que puede citarse es el de partículas
semiconductoras de tamaño nanométrico,
generalmente conocidas como puntos cuánticos,
en las que se produce un confi namiento
cuántico de portadores (normalmente electrones)
en las tres dimensiones. Esto hace que los
puntos cuánticos muestren diferentes colores
dependiendo de su tamaño. De esta forma, utilizando
un mismo material (por ejemplo Seleniuro
de Cadmio - CdSe o Sulfuro de Zinc - ZnS) pueden
generarse colores en todo el espectro visible
de longitudes de onda. Los puntos cuánticos se
utilizan para fabricar diodos electroluminiscentes
(LEDs).
De manera similar, la ordenación de átomos
de carbono en forma de nanotubo, los populares
nanotubos de carbono, hacen que este material
nanoestructurado muestre una resistencia a la
tracción unas cien veces mayor que la del acero.
Pero además, dependiendo de su confi guración,
los nanotubos de carbono pueden ser metálicos
o semiconductores. Por tanto, su conductividad
dependerá de su confi guración espacial.
Pero quizás el lugar más inmediato en el que
podemos encontrar ejemplos de nanopartículas
es en casa, en productos cosméticos y de cuidado
de la salud. Así, en las cremas de protección
solar se utilizan nanopartículas de dióxido de titanio,
óxido de zinc u óxido de cerio. Estos materiales
en volumen son blancos. Sin embargo, cuando
se fabrican a escala nanométrica aumenta su
ancho de banda prohibida (gap) efectivo, por
lo que las nanopartículas resultantes son transparentes.
Pero, al mismo tiempo, poseen una alta
absorción de la radiación ultravioleta (específi
camente la UV-A), lo que proporciona protección
a nuestra piel.
Diciembre - 2020 Armas y Cuerpos Nº 145 21