NANOTECNOLOGÍA
Summary
TLDRLa tecnología ha permitido una miniaturización asombrosa de dispositivos, llevándonos a artefactos tan pequeños que requieren un microscopio para ser vistos. Estados Unidos y Japón han fabricado microscopios y microcoches, respectivamente, a una escala mil veces menor que sus contrapartes reales. Los avances en la nanotecnología han alcanzado un punto donde los científicos pueden manipular átomos individuales y prever la construcción de nanorobots que podrían actuar dentro de nuestros cuerpos, como los glóbulos rojos artificiales propuestos por Ralph Merkle. La NASA busca aún mayor miniaturización para explorar el espacio, y la fuente de energía para estas máquinas es otro desafío a superar. El ATP, el combustible de la vida, es una posible solución. La ciencia ha logrado crear nanomáquinas alimentadas por ATP, lo que abre un nuevo capítulo en la nanotecnología y el futuro de la medicina.
Takeaways
- 📏 La tecnología ha permitido la miniaturización de dispositivos, creando artefactos tan pequeños que requieren un microscopio para ser vistos.
- 🏭 En los EE. UU. y Japón, se han fabricado microscopios y microcoches, respectivamente, que funcionan a escalas mil veces menor que sus contrapartes reales.
- 🎶 Los avances en la miniaturización incluyen el desarrollo de un brazo manipulador y una nano guitarra, que son 100 veces menor que el brazo y tienen cuerdas del calibre de 100 átomos.
- 🚀 El ritmo del progreso es rápido, con chips de ordenador que reducen su tamaño a la mitad cada 18 meses, aumentando su capacidad.
- 🔍 La NASA busca una mayor miniaturización para alcanzar sus metas en el espacio exterior, lo que implica la creación de nanorobots.
- ✨ Ralph Merkle prevé la fabricación de robots compuestos por átomos individuales, lo que parece imposible pero es un avance esperado.
- ⚙️ Los científicos pueden ahora identificar y aislar átomos individuales usando microscopios de alta resolución.
- 🧬 La manipulación de átomos ha permitido a los investigadores diseñar estructuras cada vez más sofisticadas, acercando la noción de 'mar coll' a la realidad.
- 🌿 La naturaleza proporciona un modelo para la auto-reproducción, y los métodos propuestos por Merkle imitan esto para la fabricación de nanomáquinas.
- 💊 Los 'respiró citos' son una forma de nanomáquinas que podrían inyectarse en la sangre y actuar como glóbulos rojos artificiales.
- ⚡ El ATP, el combustible básico de la vida, es también el combustible propuesto para las nanomáquinas, como se vio en la creación de una nano máquina por Montemayor.
Q & A
¿Cómo ha permitido la tecnología la miniaturización de los dispositivos?
-La tecnología ha avanzado de tal manera que ha logrado crear componentes cada vez más pequeños, permitiendo la construcción de artefactos tan diminutos que requieren un microscopio para ser observados.
¿Qué son los microcoches fabricados en Japón y cómo funcionan?
-Los microcoches son miniaturas perfectamente operativas, alimentados por imanes que simultáneamente los dirigen. Están construidos a una escala mil veces menor que un coche auténtico.
¿Cómo de pequeño es el calibre de las cuerdas de la nanoguitarra mencionada?
-Las cuerdas de la nanoguitarra tienen un calibre de tan sólo 100 átomos, lo que las hace extremadamente pequeñas.
¿Cuál es el ritmo del progreso en la miniaturización de los chips de ordenador?
-El tamaño de los chips de ordenador se reduce a la mitad cada 18 meses, y a pesar de ello, su capacidad de almacenamiento sigue aumentando.
¿Qué desafío sigue representando la miniaturización en la medicina?
-El desafío reside en la construcción de una sofisticada maquinaria terapéutica capaz de actuar dentro del espacio interior de las venas humanas, a una escala nanométrica.
¿Qué es una posible estrategia para el desarrollo de nanorobots?
-La clave para el desarrollo de nanorobots podría estar en una estrategia radicalmente distinta a la producción de máquinas y miniaturas reales, como la manipulación individual de átomos para crear robots compuestos por átomos individuales.
¿Cómo funciona la sonda de un microscopio atómico?
-La sonda de un microscopio atómico funciona de manera análoga a la aguja de un tocadiscos, siguiendo los contornos de la superficie que se observa y reconstruyendo su imagen línea a línea.
¿Qué descubrimiento fue clave para la manipulación de átomos?
-En 1989, los científicos descubrieron que al aproximarse a los átomos, estos se veían atraídos por la punta de la sonda y podían ser manipulados individualmente.
¿Cuál es la predicción de Ralph Merkle sobre la nanotecnología?
-Ralph Merkle ha predicho que la nanotecnología progresará aún más, permitiendo disponer de átomos para componer piezas del tamaño de una molécula que se emplearán para construir nanomáquinas.
¿Cómo podrían los nanorobots llamados 'respiró citó' ser útiles para la salud?
-Los nanorobots llamados 'respiró citó' podrían inyectarse en la corriente sanguínea de un astronauta y actuar como glóbulos rojos artificiales, sirviendo como una fuente alternativa de oxígeno.
¿Qué métodos de fabricación propone Ralph Merkle para las nano máquinas?
-Ralph Merkle propone métodos de fabricación que imitan los sistemas que emplea la naturaleza para replicarse a sí misma, permitiendo que las nano máquinas se creen de tal forma que puedan producir un número ilimitado de clones de sí mismas.
¿Cuál es la fuente de energía a nivel celular que alimenta a las células naturales?
-La fuente de energía a nivel celular que alimenta a las células naturales es el adenosín trifosfato (ATP), que es como la gasolina para el coche, esencial para la vida de cualquier organismo viviente.
Outlines
📡 La miniaturización tecnológica y los microscopios
Este primer párrafo aborda cómo la tecnología ha permitido la miniaturización de dispositivos, llegando a tamaños tan pequeños que requieren un microscopio para ser observados. Se menciona una micro máquina fabricada en los Estados Unidos, compuesta de piezas tan pequeñas que un grano de harina parece gigantesco en comparación. También se habla de micro coches fabricados en Japón que funcionan mediante imanes y un brazo manipulador nano que maneja una diminuta cuenta de vidrio. Además, se destaca el rápido ritmo del progreso en la miniaturización, como el hecho de que los chips de ordenador se reducen a la mitad de su tamaño cada 18 meses, aumentando su capacidad. Finalmente, se plantea el desafío de construir una maquinaria terapéutica capaz de operar a nivel nano y la posibilidad de nanorobots compuestos por átomos individuales.
🌿 Auto-reproducción y energía para nano máquinas
El segundo párrafo explora la idea de la auto-reproducción en la fabricación de nano máquinas, comparando el proceso con el crecimiento de un árbol a partir de una semilla. Se describe cómo las células en la naturaleza se dividen y se multiplican para producir copias idénticas, y cómo esta técnica podría ser replicada para crear máquinas capaces de clonarse infinitamente. Se discute la posibilidad de que estas máquinas actúen como células sanguíneas artificiales. Además, se aborda el problema de encontrar una fuente de energía a nivel nano, y cómo la adenosín trifosfato (ATP), el combustible básico de la vida, podría ser la solución. Se relata el trabajo de Monte Manó, quien creó una nano máquina alimentada por ATP, que funciona como una bomba y tiene una hélice metálica que, combinado con la ingeniería genética y química, resultó en un motor de alta eficiencia. Este logro representa un avance significativo hacia el desarrollo de nano máquinas para la medicina y otros campos.
Mindmap
Keywords
💡Miniaturización
💡Nanotecnología
💡Máquinas microscópicas
💡Moléculas
💡Auto-replicación
💡Adensín trifosfato (ATP)
💡Nanorobots
💡Molécula
💡Física de los átomos
💡Ralph Merkle
💡Energía a escala nanométrica
Highlights
La tecnología ha permitido la miniaturización de dispositivos, con componentes cada vez más pequeños.
Es posible construir artefactos tan pequeños que requieren un microscopio para ser vistos.
Microscopio atómico permite manipular átomos individuales.
Los chips de ordenador reducen su tamaño a la mitad cada 18 meses, aumentando su capacidad.
La NASA busca una miniaturización aún mayor para alcanzar sus metas en el espacio exterior.
Los nanorobots podrían ser el siguiente gran avance en la medicina terapéutica.
Los científicos pueden identificar y aislar átomos individuales usando microscopios de alta resolución.
La manipulación de átomos ha permitido diseñar estructuras cada vez más sofisticadas.
La nanotecnología podría permitir la construcción de nanomáquinas a partir de piezas del tamaño de una molécula.
Los científicos de la NASA han creado maquetas virtuales de nano máquinas compuestas por átomos individuales.
Los 'respirocytos' podrían actuar como glóbulos rojos artificiales, proporcionando oxígeno en la sangre.
Los métodos de fabricación propuestos por Merkle imitan la auto replicación de las células naturales.
La auto replicación permitirá la creación de una fuente inagotable de nanomáquinas.
La energía a nivel nanométrico es un desafío clave para el funcionamiento de las nanomáquinas.
El ATP es el combustible básico de la vida y podría ser utilizado para alimentar nanomáquinas.
Montemayor creó una nano máquina alimentada por ATP, la fuente de energía más rica y extendida.
El motor nano máquina diseñado por Montemayor medía 40 nanómetros y tenía un potencial de giro de 115 revoluciones por segundo.
La ciencia ha creado un componente para nano máquinas que podría revolucionar la medicina.
La nanotecnología puede llevar a la humanidad a un futuro donde será posible hacer casi cualquier cosa.
Transcripts
en el transcurso de los años hemos visto
cómo la tecnología ha posibilitado la
miniaturización de los dispositivos
complejísimos componentes son cada vez
más pequeños
actualmente podemos construir artefactos
tan diminutos que se necesita un
microscopio para verlos
esta micro máquina fabricada en los eeuu
consta de piezas poco mayores que un
grano de harina tan mínimas que una cara
parece gigantesco a su lado
[Música]
estos micro coches fabricados en japón
funcionan alimentados por los imanes que
al tiempo los dirigen
se trata de miniaturas perfectamente
operativas construidas a una escala mil
veces menor que un coche auténtico
este brazo manipulador el tamaño de un
signo de puntuación maneja una diminuta
cuenta de vidrio
está nano guitarra que funciona
perfectamente es 100 veces menor que el
brazo manipulador y cada una de sus
cuerdas tiene un calibre de tan sólo 100
átomos
el ritmo del progreso es enormemente
rápido los chips de ordenador reducen su
tamaño a la mitad cada 18 meses y pese a
ello su capacidad no deja de
incrementarse las conexiones de este
chip de silicio son mil veces más
delgadas que un cabello humano
[Música]
la miniaturización avanza un paso
aceleradísimo
sin embargo el desafío sigue residiendo
en la construcción de una sofisticada
maquinaria terapéutica capaz de actuar
en el espacio interior de nuestras venas
realizada a una escala nanométrica la
nasa exige una miniaturización aún mayor
si desea alcanzar su meta en el espacio
exterior
la clave para el desarrollo de los
nanorobots podría estar en una
estrategia radicalmente distinta a la
producción de máquinas y miniatura real
merckle prevé algo tan fantástico que
parece imposible llegar a fabricar algún
día robots compuestos por átomos
individuales
y la naturaleza nos ha regalado un juego
de montaje y disponemos de esas piezas
pero llevamos puestos unos guantes de
boxeo podemos cogerlas a puñados pero
somos incapaces de ensamblar las como
desearíamos y dentro de unos pocos años
de unas pocas décadas nos quitaremos
esos guantes
observando cada vez más de cerca el nano
universo los científicos son capaces de
identificar y aislar átomos individuales
las piezas que componen la naturaleza
emplean un microscopio que de palpando
las superficies con una punta
increíblemente fina es tal su resolución
que los átomos discretos parecen
protuberancias en medio de un amplio
paisaje
la sonda de un microscopio atómico
funciona de forma análoga a la aguja de
un tocadiscos
su afilada punta sigue los contornos de
la superficie que se observa y
reconstruye su imagen línea a línea
en 1989 los científicos descubrieron que
al aproximarse a los átomos éstos se
veían atraídos por la punta de la sonda
y se podían manipular individualmente
muchos escépticos negaron esta
posibilidad pero este era precisamente
el avance que merckle estaba aguardando
de hecho sentí un gran alivio porque
claro está anunció una vez confirmada la
posibilidad de manejar los átomos ya se
podría pasar al resto de las cuestiones
los investigadores descubrieron que
gracias a esta tecnología podían
manipular los átomos y realizar diseños
cada vez más sofisticados
[Música]
la noción de mar coll empieza a
convertirse en una realidad
ha vaticinado que la nanotecnología
progresará aún más
y prevé que en el futuro será posible
disponer los átomos de forma que
compongan unas piezas del tamaño de una
molécula que se emplearán para construir
nanomáquinas a continuación se avanzará
un paso más y se crearán cadenas de
montaje en una fábrica de automóviles se
dispone de brazos robotizados unos
dispositivos que colocan los componentes
en posición y los ensamblan y es posible
reducir ese concepto a una escala
molecular que los greim podemos colocar
las moléculas en posición y ensamblar
las
los científicos de la nasa han realizado
maquetas virtuales que ilustran cómo
estas estructuras moleculares compuestas
por átomos individuales podrían formar
nano máquinas
esta es la maqueta de una de las nano
máquinas de ralph merckle construida a
partir de nano componentes que consta de
18.000 millones de átomos
su nombre es respiro citó
[Música]
los respiro ciertos podrían inyectarse
en la corriente sanguínea de una
astronauta y en ella podrían actuar como
glóbulos rojos artificiales como una
fuente alternativa de oxígeno
[Música]
el próximo reto de merckle consiste en
fabricar suficientes respira fitos como
para completar la dosis adecuada vayan a
cualquier bosque y lo encontrarán
poblado de árboles y cada uno de esos
árboles creció a partir de una sola
semilla de un único dispositivo una
célula que se auto replicó un se auto
replicó y se reestructuró hasta formar
un árbol
los métodos de fabricación propuestos
por merckle imitan los sistemas que
emplea la naturaleza para replicarse a
sí misma en la naturaleza las células se
dividen y multiplican produciendo
millones de copias idénticas en la
fabricar en mar coll las nano máquinas
serán creadas de tal forma que puedan
producir un número ilimitado de clones
de sí mismas esta técnica de auto
replicada o permitirá un marco al
disponer de una inagotable fuente de no
no ingenios mecánicos que actuarán como
células sanguíneas artificiales
[Música]
las posibilidades parecen infinitas la
forma más sencillo de comprender esto es
pensar que actualmente no somos capaces
de hacer casi nada
y en el futuro podremos hacer casi
cualquier cosa una vez que sea posible
la construcción de máquinas complejas a
una escala nanométrica las más
fantásticas predicciones podrían hacerse
realidad y el mundo jamás volvería a ser
el mismo
sin embargo a la ciencia le queda otro
obstáculo por salvar con qué combustible
funcionarán estas nano máquinas para
alimentar estos dispositivos habrá que
hallar una fuente de energía a escala
nanométrica la naturaleza es actualmente
la empresa líder en el campo de la no
nos fabricamos la naturaleza provisto a
cada célula de un mecanismo capaz de
producir el combustible necesario dando
así vida a las nano máquinas naturales
este combustible se llama adenosín
trifosfato también conocido como atp
él adenosín trifosfato o atp es el
combustible de la vida prácticamente
cualquier organismo viviente lo utiliza
es como la gasolina para el coche sin
este combustible la vida no existiría
aunque muchos de nosotros jamás hayamos
oído hablar de él adenosín trifosfato
sin él nuestro cuerpo no funcionaría el
atp se fabrica en las células musculares
y suministro de combustible que hace
funcionar los músculos diariamente
quemamos la mitad de nuestro peso en atp
para mantenernos con vida en 1997 monté
maño emprendió la creación de una nano
máquina alimentada por la más rica y
extendida fuente de energía que existe
si este es el combustible básico para la
vida lo usaré también para alimentar mi
propia máquina me sirve
sus colaboradores toman una pequeña
muestra de tejido muscular que contiene
miles de millones de células ricas en
atp
cada célula muscular de las que componen
la muestra requiere tan solo una mínima
dosis de combustible
este fue el se fabrica molécula por
molécula en una planta química
está enano máquina que mide unos 40
nanómetros de anchura funciona como una
bomba y tiene el aspecto de un motor
eléctrico
monte maño pensó ha de usar una hélice
metálica varios miles de veces mayor que
la propia bomba a fin de crear un
híbrido artificial y orgánico
empleando una combinación de sofisticada
ingeniería genética y química básica el
equipo de montemayor se puso manos a la
obra
pasados unos meses y varios intentos se
logró implementar una hélice y monte
maño pudo observar en el monitor lo que
tanto había esperado
la primera vez que conseguimos hacer
funcionar el sistema fue un momento de
entusiasmo y alivio había fabricado un
motor de un tamaño 100.000 veces menor
que un grano de arena al estar dotado de
un potencial de giro de 115 revoluciones
por segundo se trata del motor más
eficiente que existe
[Música]
y trasladásemos esto a mi escala yo
sería capaz de hacer rotar una barra de
un kilómetro de longitud a unas ocho
revoluciones por segundo por lo tanto la
cantidad de energía que produce es
tremenda para su tamaño
con una pequeña ayuda de la naturaleza
la ciencia ha creado uno de los
componentes para fabricar nano máquinas
lo cual la llena el camino para el
futuro de la medicina
[Música]
el afán de la nasa por llegar a marte ha
propiciado el inicio de una nueva era
para la nanotecnología en la cual
podemos fabricar dispositivos
microscópicos auto alimentados
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