¿Qué es la Nanotecnología? Cómo surgió. Ventajas y desventajas. Nanobots y nanomateriales
Summary
TLDREl guion del video introduce la nanotecnología, una disciplina que comprende la manipulación de la materia a escala nano, entre 1 y 100 nanómetros. Ejemplifica con comparaciones visuales y explica los avances tecnológicos como microscopios electrónicos y STM, que permiten observar y manipular partículas a nivel atómico. Destaca los cambios en propiedades físicas y químicas de los materiales a nivel nano, y sus aplicaciones en diversas áreas, desde textiles y tecnología hasta medicina y energía. También menciona los desafíos y riesgos asociados, como el potencial para desarrollar armamento letal y los impactos en la salud y privacidad. Concluye con una mención a la película atómica de IBM y anima a la participación y suscripción al canal.
Takeaways
- 🧬 La nanotecnología es el estudio y manipulación de la materia a escala nano, entre 1 y 100 nanómetros.
- 🔬 El microscopio electrónico y el microscopio de efecto túnel (STM) son herramientas clave para observar y manipular partículas a escala nano.
- 🏆 Los microscopios de efecto túnel ganaron a sus inventores el Premio Nobel de Física en 1986.
- 🌐 Los efectos cuánticos afectan significativamente las propiedades de los materiales a escala nano, lo que puede cambiar sus características ópticas, eléctricas y magnéticas.
- 🌡️ A escala nano, los materiales pueden mostrar propiedades muy diferentes a las observadas a nivel macro, como la transparencia o la conductividad eléctrica.
- 📏 Los materiales a escala nano tienen una superficie relativamente mayor en comparación con su masa, lo que puede aumentar su reactivividad química.
- 🛠️ La nanotecnología tiene aplicaciones en múltiples campos, incluyendo tecnología, industria, seguridad, medicina, transporte y energía.
- 💊 Nanopartículas están siendo investigadas para su uso en la administración de medicamentos y vacunas, y para el tratamiento de enfermedades como el cáncer.
- 🔋 Se están desarrollando baterías de nanotecnología que cargan más rápido, son más eficientes y duran más.
- 🌞 La nanotecnología también se está utilizando para mejorar la eficiencia de los paneles solares y el almacenamiento de energía.
- ⚠️ Aunque la nanotecnología tiene muchos beneficios, también presenta desafíos, como el impacto ambiental y las preocupaciones sobre la seguridad y la privacidad.
Q & A
¿Qué es la nanotecnología y a qué escala se refiere?
-La nanotecnología es el entendimiento y manipulación de la materia a escala microscópica, específicamente a escalas nano, que se refiere a dimensiones entre 1 y 100 nanómetros.
¿Cuál es la relación entre un nanómetro y un metro?
-Un nanómetro es equivalente a una mil millonésima parte de un metro.
¿Cómo ayudan los microscopios electrónicos en la nanotecnología?
-Los microscopios electrónicos, desarrollados en los años 30, usan un haz de partículas de electrones para iluminar un espécimen y crear una imagen altamente magnificada, permitiendo la observación y manipulación de partículas a escala nano.
¿Qué es el microscopio de efecto túnel y por qué es importante?
-El microscopio de efecto túnel (STM) es un instrumento que permite a los científicos observar y manipular átomos y pequeñas moléculas a escala nano, basándose en aplicar una diferencia de voltaje y mapear una corriente eléctrica resultante.
¿Qué son los efectos cuánticos y cómo afectan las propiedades de los materiales a nivel nano?
-Los efectos cuánticos son cambios significativos en las propiedades de las partículas a nivel nano, como sus características ópticas, eléctricas y magnéticas, que son diferentes a las observadas a escalas macroscópicas debido a la falta de un promedio de fuerzas cuánticas.
¿Cómo afecta el tamaño de una partícula en su área de superficie y por qué es importante en la nanotecnología?
-A medida que se reduce el tamaño de una partícula, su área de superficie relativa aumenta, lo que puede hacer que los materiales sean más reactivos químicamente y afecte sus propiedades eléctricas.
¿Cómo se puede aplicar la nanotecnología en la fabricación de textiles?
-La nanotecnología se puede aplicar en textiles para crear aditivos que ayuden a desviar balas, resistir arrugas, manchas y el crecimiento bacteriano.
¿En qué áreas se están utilizando los materiales nano?
-Los materiales nano se están utilizando en áreas como tecnología, industria, seguridad, medicina, transporte y energía.
¿Cómo están contribuyendo los transistores de nanotecnología a los avances en computación?
-Los transistores de nanotecnología, al ser cada vez más pequeños, permiten más velocidad y memoria en chips de menor tamaño, lo que mejora la computación moderna.
¿Qué son las nanopartículas y cómo se están investigando para su uso en medicina?
-Las nanopartículas son partículas a escala nano que se están investigando para ayudar a entregar medicamentos directamente a células cancerígenas sin dañar el tejido sano, así como para otros tratamientos médicos avanzados.
¿Cómo se está utilizando la nanotecnología en el desarrollo de baterías y paneles solares?
-La nanotecnología se está utilizando para desarrollar baterías que se cargan más rápido, son más eficientes, ligeras y duran más, y para mejorar la conversión de luz a electricidad en paneles solares.
¿Cuáles son algunos de los desafíos y riesgos asociados con la nanotecnología?
-Algunos desafíos y riesgos de la nanotecnología incluyen el impacto económico de su uso generalizado, el potencial para desarrollar armamento letal y la posible invasión de la privacidad y afectación a la salud por la liberación de partículas nano.
Outlines
🔬 Introducción a la Nanotecnología
El primer párrafo introduce el concepto de nanotecnología, describiendo cómo la manipulación de la materia a escala nano (1 a 100 nanómetros) puede tener un impacto significativo en las propiedades físicas y químicas de los materiales. Se mencionan ejemplos para ilustrar las dimensiones nano, como la comparación de la espesor de una hoja de papel, una cadena de ADN, y el diámetro de un átomo de oro. Además, se exploran los avances tecnológicos, como el microscopio electrónico y el microscopio de efecto túnel, que permiten observar y manipular partículas a este nivel. Finalmente, se tocan los efectos cuánticos que se manifiestan en las propiedades de los materiales a escala nano, y cómo estas propiedades pueden cambiar drásticamente en comparación con las escalas macroscópicas.
🚀 Aplicaciones y Desafíos de la Nanotecnología
El segundo párrafo profundiza en las aplicaciones prácticas y el potencial de la nanotecnología en múltiples campos, como la tecnología, la industria, la seguridad, la medicina y la energía. Se destacan innovaciones como aditivos nano en telas, películas nano para dispositivos de visión, y materiales nano en textiles y polímeros que mejoran la durabilidad y el rendimiento. También se mencionan los avances en dispositivos electrónicos, como transistores más pequeños y televisores con alta definición. La nanotecnología también se está utilizando en el campo médico para mejorar los tratamientos y diagnósticos, y en la energía para desarrollar baterías más eficientes y paneles solares mejorados. Sin embargo, se reconocen los desafíos y riesgos asociados, como el impacto económico, la posible invasión de la privacidad y los efectos en la salud y el medio ambiente. El párrafo concluye con un enfoque en los beneficios de la nanotecnología y la expectativa de futuros inventos a pequeña escala.
Mindmap
Keywords
💡Nanobots
💡Nanotecnología
💡Nanométrico
💡Efectos cuánticos
💡Microscopio electrónico
💡STM (Microscopio de efecto túnel)
💡MFM (Microscopio de fuerza atómica)
💡Grafeno
💡Efecto del tamaño
💡Nanopartículas
Highlights
La nanotecnología es el entendimiento y manipulación de la materia a escala nano, entre 1 y 100 nanómetros.
Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, proporcionando una escala de referencia para objetos nano.
El microscopio electrónico, desarrollado en los años 30, permite ampliaciones de hasta un millón de veces, crucial para la nanotecnología.
El microscopio de efecto túnel (STM), ganador del Premio Nobel en 1986, permite observar y manipular partículas a escala nano.
Los efectos cuánticos afectan las propiedades de los materiales a escala nano, lo que puede cambiar sus características ópticas, eléctricas y magnéticas.
La reducción de materiales a escala nano puede hacer que se comporten de manera muy diferente a la escala macroscópica.
Materiales nano tienen una superficie relativamente mayor en comparación con su masa, lo que puede aumentar su reactivividad química.
La nanotecnología permite el desarrollo de aditivos que mejoran las propiedades de textiles, como la resistencia a balas o a la bacteria.
Materiales nano se utilizan en pantallas y cámaras para crear superficies antirreflejantes y autolimpiantes.
La nanotecnología mejora la eficiencia y durabilidad de productos como raquetas de tenis y cascos de motocicletas.
Los transistores más pequeños gracias a la nanotecnología mejoran la velocidad y memoria de los chips de computadoras.
Nanomembranas de semiconductores y materiales como el grafeno se utilizan en aplicaciones médicas y aeroespaciales.
La nanotecnología se está investigando para desarrollar vacunas sin jeringas y herramientas de diagnóstico mejoradas.
Nanobots están siendo investigados para liberar bloqueos en arterias y regenerar tejidos óseos.
Se están desarrollando baterías de nanotecnología que cargan más rápido, son más eficientes y duran más.
La nanotecnología se puede integrar en paneles solares para una conversión de luz a electricidad más eficiente.
Nanotubos y membranas de carbón se utilizan para separar el dióxido de carbono en plantas de energía.
Los nanotubos mejoran la eficiencia de las aspas de turbinas eólicas al ser más largas, fuertes y ligeras.
A pesar de sus ventajas, la nanotecnología también presenta desafíos como el impacto económico y el potencial para el desarrollo de armamento.
La nanotecnología puede afectar la privacidad y la salud al liberar partículas que son difíciles de medir y contener.
Se destaca la importancia de la nanotecnología en el desarrollo de grandes inventos del futuro a pequeña escala.
IBM ha demostrado la capacidad de manipular átomos individualmente en una película a nivel atómico.
Transcripts
[Música]
todos hemos visto alguna vez una
película o una serie en la que se
menciona el término nanobots y nos
parece algo sacado de la ciencia ficción
o escuchamos a alguien mencionar un
material que parece casi milagroso como
lo es el grafeno sin embargo ello no
está tan alejado de la realidad y tiene
su soporte científico en lo que se
denomina nanotecnología el término de
nanotecnología se resume sencillamente
en el entendimiento y manipulación de la
materia a escala microscópica más
específicamente a escalas nano por
escala nano nos referimos a dimensiones
de entre 1 y 100 nanómetros siendo un
nanómetro el equivalente a una mil
millonésima parte de un metro
para entender esta proporción pongamos
algunos ejemplos una hoja de papel tiene
un grosor de alrededor de 100.000
nanómetros una cadena de adn humano es
como de 2.5 nanómetros de diámetro hay
25 millones 400 mil nanómetros en una
pulgada
un cabello humano tiene entre 80.000 y
100.000 nanómetros de espesor un átomo
de oro tiene un tercio de nanómetros de
diámetro en una escala comparativa si
una canica tuviera un diámetro de un
nanómetro el diámetro de la tierra sería
como de un metro
como es posible que alguien trabaje con
la materia a semejantes dimensiones
diminutas esto es gracias a grandes
inventos que tuvieron lugar el siglo
pasado primeramente el microscopio
electrónico desarrollado los treintas
por los ingenieros alemanes en éste
rusca imax north usando un haz de
partículas de electrones para iluminar a
un espécimen creando una imagen
altamente magnificada los microscopios
electrónicos permiten amplificación es
mucho mayores que los antiguos
microscopios de luz logrando hasta un
millón de aumentos contra 1500 de
nosotros
el microscopio de efecto túnel o stm por
sus siglas en inglés es otro de varios
instrumentos que permiten a los
científicos observar y manipular
partículas de nanoescala átomos y
pequeñas moléculas su desarrollo le hizo
a ganar sus inventores gert dinei y
heinrich rohrer el premio nobel de
física en 1986 este instrumento basa su
funcionamiento en aplicar una diferencia
de voltaje a una punta metálica colocada
muy cerca de una muestra provocando que
los electrones salten ese vacío debido
al efecto túnel y mapeando una corriente
eléctrica resultante por otro lado los
microscopios de fuerza atómica
fm por sus siglas en inglés obtienen
información sintiendo la superficie por
medio de una sonda mecánica que realiza
movimientos pequeños pero exactos para
permitir un escaneo preciso que es lo
que hace tan especial el trabajo con
partículas a la escala nano cuando uno
trabaja con agua a simple vista
económico es propio y tradicional las
propiedades lo que no observan no
cambian sin embargo a nivel humano las
propiedades de las partículas cambian
significativamente respecto a escalas
mayores debido a los denominados efectos
cuánticos afectando sus características
ópticas eléctricas y magnéticas entre
otras
estos efectos están presentes a nivel
macroscópico en un material cualquiera
pero al reflejarse como el promedio de
todas las fuerzas cuánticas que afectan
a los millones de átomos que lo componen
sus consecuencias no son perceptibles
visiblemente sin embargo al llegar a
esas dimensiones tan pequeñas ese
promedio ya no existe y los efectos de
un átomo o molécula individual se
sienten y reflejan directamente en una
partícula y por ende en sus
características y comportamientos
específicos
en consecuencia materiales que se
reducen a una escala no puede mostrar
súbitamente características muy
diferentes
comparadas con lo que se puede observar
a nivel macro por ejemplo substancias
opacas de repente se convierte en un
transparente como el cobre materiales
inertes de pronto se transforman en
catalizadores o el platino materiales
estables se vuelven combustibles como el
aluminio materiales sólidos se hacen
líquidos a temperatura ambiente como el
horno materiales aislantes se vuelven
conductores como el silicio otro aspecto
importante de los materiales a escala
nano es el área de su superficie cuando
se comparan con la misma masa en un
material su forma normal
los materiales nano tienen una
superficie relativamente mayor eso puede
hacer que dichos materiales sean más
reactivos químicamente hablando así como
afectar su resistencia y sus propiedades
eléctricas
para entender el efecto del tamaño de
una partícula en lo que se refiere al
área de su superficie consideremos una
moneda de un dólar de plata esta moneda
contiene 31 gramos de plata y un área de
3 mil milímetros cuadrados sin embargo
si la misma cantidad de plata se
dividirá en pedazos pequeños de unos 10
nanómetros cada uno la superficie total
resultante de sumar todos esos pedazos
sería equivalente a unos 7 mil metros
cuadrados por lo que es lo mismo el
tamaño de un estadio de fútbol el poder
manipular la materia a estos niveles así
como aprovechar las características
especiales que muestra permite que la
nanotecnología brinde muchos beneficios
y que tenga aplicaciones en diversas
áreas como la tecnología la industria la
seguridad la medicina el transporte y la
energía entre otras aditivos a escala
nano o tratamientos de superficie en
telas pueden ayudar desviar balas o a
resistir las arrugas las manchas y el
crecimiento bacteriano películas
transparentes a nanoescala para anteojos
pantallas de computadoras y cámaras
pueden hacer unos repelentes
a los residuos antirreflejantes y
autolimpiantes entre otras cosas los
materiales nano están permitiendo tener
pelos lavables y durables que contienen
sensores y circuitos electrónicos a
escala nano que son capaces de
monitorear signos vitales capturar
energía solar y recolectar energía del
movimiento crear automóviles camiones de
aviones ligeros puede llevar ahorros
importantes en combustible agregar
aditivos nano a materiales de polímeros
utilizados en diversos artículos como
raquetas de tenis bicicletas cascos de
motocicletas o piernas de coche los
hacen livianos y rígidos duraderos y
resistentes los transistores que son los
interruptores básicos que permiten el
funcionamiento de las computadoras
modernas cada vez son más pequeños
gracias a la nanotecnología no permite
más velocidad y más memoria en chips de
menor tamaño las televisiones de ultra
alta definición que usan puntos
cuánticos para producir colores más
vibrantes al mismo tiempo que son más
eficientes tener electrónicos flexibles
enrollables o estirar
integrado sour bus aplicaciones médicas
aeroespaciales y al internet de las
cosas es posible gracias a las nano
membranas de semiconductores juana no
materiales como el grafeno hay
investigadores que están trabajando con
nanopartículas para ayudar a entregar
medicamentos directamente a las células
cancerígenas para no dañar el tejido
sano también se está estudiando la
manera de poder utilizar la
nanotecnología para administrar vacunas
sin necesidad de jeringas se han logrado
mejores herramientas de diagnóstico y
visualización para poder detectar
dolencias con mayor prontitud así como
dar tratamientos más individualizados y
con una tasa de éxito mayor
adicionalmente se está estudiando
utilizar nanopartículas para regenerar
tejidos y hueso así como desarrollar
nanobots que puedan liberar bloqueos de
arterias entre otras cosas la
nanotecnología ya está siendo utilizada
también para desarrollar nuevos tipos
diferentes de baterías que se cargan más
rápido son más eficientes y ligeras
tienen una mayor capacidad y duran más
igualmente se puede incorporar la
tecnología a los paneles solares para
convertir la luz a electricidad de
manera más difícil
lo que permitiría una energía solar
barata en el futuro incluso se está
investigando a utilizar nanotubos y
membranas de carbón para poder separar
el dióxido de carbono de las chimeneas
de las plantas de energía los mismos
nanotubos se están usando los materiales
de las aspas de las turbinas eólicas
para que sean más largas fuertes y
livianas aumentando así la cantidad de
energía que pueden generar
a pesar de tantas ventajas y usos
prácticos la nanotecnología también
tiene algunos aspectos negativos aparte
del impacto económico que puede tener su
uso generalizado la manipulación tan a
detalle de las partículas y sus
características le da a la
nanotecnología un elevado potencial para
desarrollar diversos tipos de armamento
que incluso pueden llegar a ser casi
indetectables y sumamente letales sin
tomar en cuenta la posible invasión en
la privacidad a la que estaríamos
sujetos los materiales nano pueden
liberar partículas que al ser inhaladas
llegan a provocar afectaciones tanto
para el ser humano como para otros seres
vivos y que son por el momento demasiado
pequeñas para medirlas y contenerlas aún
así consideramos que son mucho más las
ventajas que las desventajas de esta
tecnología y que los grandes inventos
del futuro serán a pequeña escala
terminamos este vídeo con una muestra de
la primera película a nivel atómico
realizada por ibm para demostrar las
capacidades que se tienen para manipular
átomos individualmente
[Música]
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