Documento que recopila información sobre esta ciencia y sus aplicaciones

1. 1

2. 2
Índice
1. Introducción…………………………………………………………………….3
1.1 ¿Qué es la nanotecnología? ...............................................................3
1.2Historia .....................................................................................................3
2. ¿Cuál es la situación actual de la nanociencia y la nanotecnología?..4
3. ¿Qué propiedades físicas y químicas tienen las Nanopartículas?......4
3.1. Nanomateriales…………………………………………………….5
3.1.1. Grafeno……………………………………………………5
3.1.2 Fullereno……………………………………………….…..6
3.1.2.1 Aplicaciones………………………………….…6
4. ¿Cómo se forman las Nanopartículas?..........................................................7
4.1 Microscopio de efecto túnel……………………………………………..7
4.2 Microscopio de fuerza atómica……………………………………….…8
5. ¿Qué efectos perjudiciales podrían tener las nanotecnologías?................8
5.1 ¿Cómo puede medirse la exposición a las Nanopartículas?..........9
6. Conclusión……………………………………………………………………………9
Glosario………………………………………………………………………………….10
Bibliografía……………………………………………………………………………...10
Citas Textuales…………………………………………………………………………10
Primaver
a 2016
JhonnatanBonillaPérez

3. 3
1. Introducción
La nanotecnología es una ciencia de gran importancia hoy en día debido al gran impacto
que ha tenido tanto en la ciencia como en la sociedad. Gracias a ella se han desarrollado
más ciencias y se espera que en un futuro solucione problemas que han sido causados por
el desarrollo industrial, como problemas ambientales o de salud.
Estos avances son solo posibles gracias a la manipulación atómica de elementos y son muy
favorables para desarrollar nuevos materiales, mejorar dispositivos y desarrollar nuevos
instrumentos.
La importancia de la nanotecnología radica en que es multidisciplinaria, gracias a esto otras
ciencias se unen para crear y trabajar conjuntamente. Aunque esta ciencia, como todas las
demás, trae riesgos, podemos explotar al máximo sus beneficios usándola a conciencia y
de una forma ética.
1.1. ¿Qué es la nanotecnología?
La nanotecnología es la ciencia que interviene en el diseño, la producción y el empleo de
estructuras y objetos que cuentan con al menos una de sus dimensiones en la escala de
0.1 milésimas de milímetro (100 nanómetros) o menos.
1.2. Historia
En una conferencia impartida en 1959 por uno de los grandes físicos del siglo
pasado, el maravilloso teórico y divulgador Richard Feynman, ya predijo que "había
un montón de espacio al fondo" (el título original de la conferencia fue "There’s
plenty of room at the bottom") y auguraba una gran cantidad de nuevos
descubrimientos si se pudiera fabricar materiales de dimensiones atómicas o
moleculares. Hubo que esperar varios años para que el avance en las técnicas
experimentales, culminado en los años 80 con la aparición de la Microscopía Túnel
de Barrido (STM) o de Fuerza Atómica (AFM), hiciera posible primero observar los
materiales a escala atómica y, después, manipular átomos individuales
A continuación se muestra una breve cronología sobre la nanotecnología:
 Los años 40: Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que se
auto-reproducen como una forma de reducir costes.
 1959: Richard Feynmann habla por primera vez en una conferencia sobre el
futuro de la investigación científica: "A mi modo de ver, los principios de la

4. 4
Física no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas
átomo por átomo".
 1966: Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos
científicos a través del cuerpo humano. Los científicos reducen su tamaño al
de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un investigador
para destrozar el tumor que le está matando. Por primera vez en la historia,
se considera esto como una verdadera posibilidad científica. La película es
un gran éxito.
 1982 Gerd Binning y Heinrich Rohrer, descubrieron el Microscopio de Efecto
Túnel (Premio Nobel 1986).
 1985: Se descubren los buckminsterfullerenes
 1989: Se realiza la película "Cariño he encogido a los niños", una película
que cuenta la historia de un científico que inventa una máquina que puede
reducir el tamaño de las cosas utilizando láser.
La característica fundamental de nanotecnología es que constituye un ensamblaje
interdisciplinar de varios campos de las ciencias naturales que están altamente
especializados. Por tanto, los físicos juegan un importante rol no sólo en la
construcción del microscopio usado para investigar tales fenómenos sino también
sobre todas las leyes de la mecánica cuántica. Alcanzar la estructura del material
deseado y las configuraciones de ciertos átomos hacen jugar a la química un papel
importante. En medicina, el desarrollo específico dirigido a nano partículas promete
ayuda al tratamiento de ciertas enfermedades. Aquí, la ciencia ha alcanzado un
punto en el que las fronteras que separan las diferentes disciplinas han empezado
a diluirse, y es precisamente por esa razón por la que la nanotecnología también se
refiere a ser una tecnología convergente.
2.- ¿Cuál es la situación actual de la nanociencia y la nanotecnología?
Los conocimientos actuales sobre la nanociencia provienen de avances en los campos de
la química, física, ciencias de la vida, medicina e ingeniería. Existen diversas áreas en las
que la nanotecnología está en proceso de desarrollo o incluso en fase de aplicación
práctica.
Las aplicaciones de la Nanotecnología en el medio ambiente, involucran el desarrollo de
materiales, energías y procesos no contaminantes, tratamiento de aguas residuales,

5. 5
desanilización de agua, descontaminación de suelos, tratamiento de residuos, reciclaje de
sustancias, nanosensores para la detección de sustancias químicas dañinas o gases
tóxicos.
Las aplicaciones en el sector energético, tiene relación con la mejora de los sistemas de
producción y almacenamiento de energía, en especial aquellas energías limpias y
renovables como la energía solar, o basadas en el Hidrógeno, además de tecnologías que
ayuden a reducir el consumo energético a través del desarrollo de nuevos aislantes
térmicos más eficientes basados en Nanomateriales. El aumento de la eficiencia de los
paneles solares y placas solares gracias a Nanomateriales especializados en la captura y
almacenamiento de energía solar
En la ciencia de los materiales, las Nanopartículas permiten la fabricación de productos
con propiedades mecánicas nuevas, incluso en términos de superficie de rozamiento, de
resistencia al desgaste y de adherencia.
Los componentes más pequeños del chip de un ordenador se miden a nano escala
En biología y medicina, los Nanomateriales se emplean en la mejora del diseño de
fármacos y su administración dirigida. También se trabaja en el desarrollo de
Nanomateriales para instrumental y equipos analíticos.
Productos de consumo tales como cosméticos, protectores solares, fibras, textiles, tintes y
pinturas ya incorporan Nanopartículas.
En el campo de la ingeniería electrónica, las nanotecnologías se emplean, por ejemplo,
en el diseño de dispositivos de almacenamiento de datos de menor tamaño, más rápidos y
con un menor consumo de energía.
Los instrumentos ópticos, tales como los microscopios, también se han beneficiado de
los avances de la nanotecnología.
En las tecnologías de la comunicación e informática, comprende el desarrollo de
sistemas de almacenamiento de datos de mayor capacidad y menor tamaño, dispositivos
de visualización basados en materiales con mayor flexibilidad u otras propiedades como
transparencia que permitan crear pantallas flexibles y transparentes, además el desarrollo
de la computación cuántica.
3.- ¿Qué propiedades físicas y químicas tienen las
Nanopartículas?
Con frecuencia, las Nanopartículas cuentan con propiedades físicas y químicas muy
diferentes a las de los mismos materiales a escala convencional.
Las propiedades de las Nanopartículas dependen de su forma, tamaño, características de
superficie y estructura interna. La presencia de determinadas sustancias químicas también
puede alterar dichas propiedades.

6. 6
La composición de las Nanopartículas y los procesos químicos que tienen lugar en su
superficie pueden alcanzar una gran complejidad.
Las Nanopartículas pueden agruparse o permanecer en estado libre, en función de las
fuerzas de atracción o repulsión que intervengan entre ellas.
3.1.- Nanomateriales
Los Nanomateriales son uno de los productos principales de las nanotecnologías, como
partículas, tubos o fibras a nano escala.
La descripción de un nanomaterial debe incluir el tamaño medio de sus partículas, teniendo
en cuenta la agrupación y el tamaño de las partículas individuales y una descripción de la
distribución por tamaño de las partículas (el rango de las partículas presentes en la
preparación, desde la más pequeña a la mayor).
Las valoraciones detalladas pueden incluir la siguiente información:
1. Propiedades físicas:
 Tamaño, forma, superficie específica y proporción entre anchura y altura
 Si se adhieren unas a otras
 Distribución según el tamaño
 Lisura o rugosidad de su superficie
 Estructura, incluida la estructura de cristal y cualquier defecto de cristal
 Su capacidad para disolverse
2. Propiedades químicas:
 Estructura molecular
 Composición, incluida su pureza y cualquier aditivo o impureza conocidos
 Si se encuentran en estado sólido, liquido o gas
 Química de superficie
 Atracción de moléculas de agua y de aceites o grasas
Existen diversas técnicas para rastrear Nanopartículas y se están desarrollando otras
nuevas. También se están desarrollando métodos realistas de preparación de
Nanomateriales para probar sus posibles efectos en sistemas biológicos.
3.1.1.- Grafeno
El carbono es uno de los elementos químicos más importantes en la naturaleza. Se
encuentra en todos los seres vivos y, según se distribuyan sus átomos, puede formar
sustancias con distintas características. A partir del carbono se consigue el grafeno. Este
material surge cuando pequeñísimas partículas de carbono se agrupan de forma muy densa
en láminas de dos dimensiones muy finas (tienen el tamaño de un átomo), y en celdas
hexagonales. Para que te hagas una idea, suestructura es similar a la que resulta de dibujar

7. 7
un panal de abejas en un folio. ¿Por qué en un folio? Porque es una superficie plana, de
dos dimensiones, como el grafeno.
El grafeno se obtiene a partir de una sustancia abundante en la naturaleza, el grafito. Ésta,
forma parte de nuestra vida cotidiana, ya que se emplea para fabricar muy variados objetos,
desde la mina de los lápices hasta algunos ladrillos.
3.1.2.- Fullereno
Los fullerenos son un conjunto de formas alotrópicas del carbono, diferentes del diamante
y del grafito. Fueron descubiertos por primera vez en 1985 por los investigadores R. Curl,
H. Kroto y R. Smalley, aunque su existencia ya fue predicha en 1965. Los fullerenos son
moléculas con formas esferoidales que contienen desde 32 hasta 960 átomos de carbono
sólidos moleculares, muy estables, ya que no poseen enlaces libres, y que dan lugar a
sólidos moleculares blandos.
3.1.2.1.- Aplicaciones
Los polímeros son, sin duda, uno de los materiales que han encontrado una mayor
aplicación debido a sus múltiples propiedades, así comotambién por su fácil procesabilidad
y manejo. Gracias a la incorporación de fullerenos en los polímeros, se conseguirían
propiedades electro activas y de limitación óptica. Esto podría tener sobre todo aplicación
en recubrimiento de superficies, dispositivos conductores y en la creación de nuevas redes
moleculares.
También son de aplicación en el campo de la medicina, gracias a sus propiedades
biológicas. A este respecto, se consiguió que un fullereno soluble en agua mostrara
actividad contra los virus de inmunodeficiencia humana que causan el SIDA.
4.- ¿Cómo se forman las Nanopartículas?
Las Nanopartículas libres pueden aparecer de forma natural, liberarse involuntariamente en
procesos industriales o domésticos como la cocina, la fabricación y el transporte, o
diseñarse específicamente para productos de consumo y tecnologías punta.
En estado líquido, las Nanopartículas manufacturadas se forman principalmente a partir
de reacciones químicas controladas, mientras que las que se forman de manera natural
aparecen por la erosión y degradación química de plantas, arcillas, etc.
En estado gaseoso, tanto las Nanopartículas de origen natural como las manufacturadas
se forman mediante reacciones químicas que transforman los gases en gotas minúsculas
que más tarde se condensan y se expanden. Muy pocas veces se forman mediante la
descomposición de partículas de mayor tamaño.
Tanto en las zonas rurales como en las urbanas, un litro de aire puede contener millones
de Nanopartículas. En las zonas urbanas, las Nanopartículas provienen en su mayor parte
de motores diésel o automóviles con catalizadores estropeados o funcionando en frío. En

8. 8
algunos lugares de trabajo, la exposición a las Nanopartículas presentes en el aire puede
plantear un riesgo potencial para la salud.
4.1.- Microscopio de efecto túnel, Scanning Tunneling
Microscope (STM)
Microscopio de efecto túnel podríamos definirlo como una máquina capaz de revelar la
estructura atómica de las partículas. Las técnicas aplicadas se conocen también como "de
barrido de túnel" y están asociadas a la mecánica cuántica. Se basan en la capacidad de
atrapar a los electrones que escapan en ese efecto túnel, para lograr una imagen de la
estructura atómica de la materia con una alta resolución, en la que cada átomo se puede
distinguir de otro.
Una vez llevado el proceso en el microscopio, escaneando la superficie del objeto y
haciendo un mapa de la distancia entre varios puntos, se genera una imagen en tres
dimensiones. Los microscopios de efecto túnel también han sido utilizados para producir
cambios en la composición molecular de las sustancias. Es un instrumento fundamental en
el campo de la nanotecnología y la nanociencia.
Inventado por Binning y Rohrer en 1981, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel
en 1986 por este descubrimiento
4.2.- Microscopio de fuerza atómica, Atomic Force
Microscope(AFM)
En el microscopio de fuerza atómica (AFM), una punta afilada situada en el extremo de una
palanca flexible recorre la superficie de una muestra manteniendo constante una pequeña
fuerza de interacción. El movimiento de barrido lo realiza un escáner piezo-eléctrico, y la
interacción punta/muestra se monitoriza reflejando un láser en la parte trasera de la
palanca, que se recoge en un detector fotodiodo. El fotodiodo está dividido en 4 segmentos,
y las diferencias de voltaje entre los distintos segmentos (generalmente los 2 superiores
respecto de los 2 inferiores) determinan con precisión los cambios en la inclinación o
amplitud de oscilación de la punta.
Al rastrear una muestra, es capaz de registrar continuamente su topografía mediante una
sonda o punta afilada de forma piramidal o cónica. La sonda va acoplada a un listón o
palanca microscópica muy flexible de sólo unos 200 µm. El microscopio de fuerza atómica
ha sido esencial en el desarrollo de la nanotecnología, para la caracterización y
visualización de muestras a dimensiones nanométricas
5.- ¿Qué efectos perjudiciales podrían tener las
nanotecnologías?
Es importante hacernotar que aunque pueda parecer muy novedosa estarama de la ciencia
y la tecnología, en realidad, en la naturaleza desde siempre han existido materiales en

9. 9
escala nanométrica. Sin embargo, los nuevos materiales creados por el hombre deben ser
evaluados de manera intensiva y exhaustiva para asegurar su inocuidad, o al menos estar
preparados para saber qué hacer con estos en caso de que resulten tóxicos.
Una de las mayores preocupaciones acerca de la toxicología de las Nanopartículas
proviene del hecho que muchas de ellas poseen propiedades redox o son fotoactivas. Por
ejemplo, las Nanopartículas de dióxido de titanio presentes en una gran cantidad de
bloqueadores solares son fotocatalíticas, por lo que la exposición al sol genera radicales
libres que podrían degradar a los componentes del producto o bien atacar a las
biomoléculas del usuario, sin embargo, aunque los estudios no muestran que en realidad
exista algún riesgo tampoco los descarta completamente
Algunas Nanopartículas pueden atravesar fácilmente la membrana celular y unirse de
manera muy selectiva a las mitocondrias, pudiendo desde el punto de vista médico servir
como liberadores muy eficientes de medicamentos, no obstante, si se esparcieran al
ambiente en su forma activa podrían atacar indiscriminadamente a células de personas
sanas. Uno de los pocos estudios relevantes del efecto de Nanopartículas de carbono en
ratones demostró que éstas inducen granulomas dependientes de la concentración y, en
algunos casos, inflamación intersticial en los animales.
Cuando se inhalan, las Nanopartículas pueden depositarse en los pulmones y desplazarse
hasta otros órganos como el cerebro, el hígado y el bazo; es posible que puedan llegar al
feto en el caso de mujeres embarazadas. Algunos materiales podrían volverse tóxicos si se
inhalan en forma de Nanopartículas. Además, las Nanopartículas inhaladas podrían
provocar inflamaciones pulmonares y problemas cardíacos.
En una investigación realizada recientemente se demostró que los Fullerenos C60, uno de
los Nanomateriales con mayor potencial, inducen estrés oxidativo en peces. Se ha
encontrado que las Nanopartículas poseen cualidades muy parecidas a las de los asbestos,
los cuales se dejaron de usar por ser altamente cancerígenos.
El conocimiento de la toxicología tradicional sobre la evaluación de exposición, el transporte
a través del cuerpo y el destino final de tóxicos convencionales, no es aplicable a las
Nanopartículas, debido a que su tamaño les provee de propiedades únicas, por eso es
indispensable el uso de métodos alternativos que tomen en cuenta estas propiedades.
5.1 ¿Cómo puede medirse la exposición a las Nanopartículas?
La detección de Nanopartículas es una tarea difícil, tanto en gases como en líquidos. Las
Nanopartículas tienen un tamaño tan reducido que sólo los microscopios electrónicos
pueden detectarlas. Hasta hace poco tiempo, no se contaba con instrumentos capaces de
detectar y analizar partículas de apenas unos nanómetros.
No existe consenso sobre cuáles son los parámetros más adecuados para medir y evaluar
la exposición. Tampoco existe instrumental portátil para medir la exposición a las
Nanopartículas. Es necesario, además, desarrollar nuevas técnicas de muestreo y
estrategias para evaluar la exposición en el lugar de trabajo y en el entorno

10. 10
6.- Conclusión
La nanotecnología podría llegar a significar la revolución científico-tecnológica más
importante que haya conocido la humanidad, más trascendente que el desarrollo del
internet. Gracias a ella será posible aumentar la velocidad de los procesadores de
computadoras a límites inimaginables, eliminar contaminantes del agua, la tierra o el aire,
detectar y destruir más rápidamente y selectivamente las células cancerosas o crear
materiales inteligentes, sólo por mencionar algunas de sus aplicaciones.
Glosario
Biosensor: Sensor aplicado en un ser viviente para obtener información de un proceso.
Biomolécula:es un compuestoquímicoque se encuentraen losorganismosvivos.Estánformadas
por sustancias químicas compuestas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno,
sulfuro y fósforo.
Nanosensor: Dispositivo de escala nanométrica que se encarga de monitorear y registrar
condiciones cuantitativas o cualitativas.
Polímero: Compuesto químico de elevada masa molecular obtenido mediante un proceso de
polimerización.
Bibliografía
http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.
htm
http://definicion.de/nanotecnologia/
Citas Textuales
1. Bickell O. y Angles M. (2016). Revisión irreverente del 2015: Nano NO Más
2. Horacio R, Nájera H y Rojo-Domínguez A. (2016). La nanotecnología y sus riesgos:
el nacimiento de la Nanotoxicología
3. William D, Bridges J, De Jong W,Jung T y Rydzynski K. (2006) The appropriateness
of existing methodologies to assess the potential risks associated with engineered
and adventitious products of nanotechnologies
4. Secretaria de economía (2008) Diagnostico y perspectiva de la nanotecnología en
México