ciencia del futuro: la nanotecnología

“Sin duda, la nanotecnología será la próxima revolución industrial”, asegura Alberto Lamagna, de la Comisión Nacional de Energía Atómica.

La nanotecnología fue impulsada, en principio y sobre todo, por la industria electrónica, que cree necesitar superar con urgencia los límites de tamaño que le marca la utilización del silicio en los circuitos integrados. Originalmente, su enfoque fue la aplicación, pero ahora ha superado su primera infancia y se va desarrollando autónomamente en el ámbito científico, mientras se diluyen los sueños de soluciones rápidas para la electrónica.

“La nanotecnologia es la habilidad de entender, controlar y manipular la materia a nivel de átomos individuales, de moléculas y de clusters de moléculas”, explica Lamagna. “El objetivo es crear materiales, dispositivos y sistemas con esencialmente nuevas propiedades y funciones debido a su pequeña estructura. La nanotecnologia exige un nuevo enfoque interdisciplinar tanto en la investigación como en los procesos de fabricación. Se consideran dos vías de trabajo: la primera consiste en la miniaturización de los microsistemas (denominado enfoque «de arriba abajo» o «top-down») y la segunda, en imitar la naturaleza mediante el desarrollo de estructuras a partir de los niveles atómico y molecular (denominado enfoque «de abajo arriba» o «bottom-up»)”, destaca.

En el laboratorio de Electroquímica Molecular de la UBA, están trabajando en investigación básica original para desarrollos nanotecnológicos. “Lo que hacemos básicamente es copiar a la naturaleza, es decir la biología, con herramientas de la física y de la química”, cuenta el Dr. Ernesto Calvo, profesor del Departamento de Química Inorgánica Analítica y Química Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEYN). “Nuestro trabajo es interdisciplinario: los químicos fabrican moléculas y las utilizan como ladrillos para construir objetos más grandes, los físicos estudian sus propiedades en conjunto con biólogos”, agrega.

“Las moléculas interactúan entre sí como lo hacen las células vivas. Lo que tratamos de hacer es entender esos mecanismos no para trabajar in vivo sino para fabricar máquinas que emulen a los sistemas vivos. Eso se llama biomimética”, explica el Dr. Calvo

Se cree que los nuevos productos nanotecnológicos van a tener que ver con la medicina y con el diagnóstico (nanopartículas y nanotubos utilizados para diagnóstico en biosensores) o bien para tratamientos y terapias en una nueva clase de medicamentos. “Medicamentos que van a utilizar, por ejemplo, nanopartículas de una droga insoluble en sangre de tamaño más pequeño que los glóbulos rojos que puedan viajar por el torrente sanguíneo e ir específicamente a un órgano y cumplir una función específica”, dice Calvo.

Además, augura, “prácticamente todas las industrias -transportes, alimentación, industria farmacéutica, materiales inteligentes- van a ser alcanzadas por el desarrollo de la nanotecnología”.

En la nanotecnología actual ya cabe casi todo, desde nuevos métodos para almacenar y manipular la información (la optoelectrónica, los ordenadores cuánticos y moleculares), hasta la construcción de máquinas minúsculas con átomos (como los motores de carbono fabricados en Alemania en 1992). Sin embargo, todavía es mucho lo que falta para que este nuevo desarrollo se convierta en una herramienta al servicio de todas las industrias. Se cree que el gran impulso de esta proto-ciencia será en 15 o 30 años.

Nanotecnología Industria Argentina

En el Centro Atomico Constituyentes el Dr. Alberto Lamagna y el Dr. Alfredo Boselli conducen el Grupo E-Nose (narices electronicas), un equipo interdisciplinario de profesionales de la investigación y el desarrollo tecnológico argentino, que trabajan sobre los límites de nuestros sentidos.

Respecto al funcionamiento de esta tecnología, deben enumerarse como antecedentes los últimos avances en nanotecnología, el desarrollo de la industria electrónica y en la inteligencia artificial. El equipo E-NOSE ha desarrollado un prototipo de nariz electrónica que llaman “Pampa Nose 2.0” y que contiene 6 sensores tipo MOS (metal-oxido-semiconductor) de óxido de estaño y cuenta también con dos sensores comerciales de temperatura y humedad. La nariz Pampa Nose 1 (2000) se utiliza en aplicaciones medioambientales e industria agro-alimentaria con resultados muy alentadores. Actualmente, se encuentran desarrollando una nueva versión de nariz electrónica la cual permitirá ser utilizada en la industria para aplicaciones ambientales y calidad de alimentos.

La nariz electrónica puede utilizarse para controlar la calidad del aceite de oliva, carnes, jamones, quesos, vinos, sobretodo en los productos exportables. “La Argentina se esta volviendo uno de los mayores productores mundiales de aceite de jojoba”, dice el Dr. Lamagna, “que es la base de los lápices de labio en la industria cosmética. Alemania y Japón son los principales compradores del país. Se exporta cinco veces más que el aceite de oliva. Entonces la gente de Alemania y Japón le piden a los productores que le digan si el aceite es de primera o segunda prensada, de ello depende la calidad. Con la nariz podría reconocerse y decir a los compradores: mire, esto viene con certificado de nariz electrónica”.

Además de narices electrónicas, el grupo del Dr. Lamagna trabaja sobre sensores de gas micromaquinados y dispositivos mems (micro sensores microelectromecánicos), entre otros desarrollos.

Por otra parte, el grupo de investigación dirigido por el Dr. Calvo está llevando a cabo un proyecto de Bio-Electrónica Molecular.

“En este momento tenemos varios proyectos”, cuenta el Dr. Eduardo Calvo, “uno es financiado por Motorola (EU, Arizona) que es un proyecto para construir un transmisor molecular que responda a glucosa, y por lo tanto si yo coloco una gota de sangre en un circuito que contenga uno de esos transistores va a poder detectar inmediatamente cuánta glucosa contiene mi sangre, y en el caso de un diabético es muy importante”.

Además, la empresa argentina Techint contrató al equipo del Dr. Calvo para hacer un estudio sobre nanociencias para saber qué posibilidades de aplicación industrial tiene. En realidad, esta actitud es la de muchas empresas de primer nivel, y de muchos países, que quieren adelantarse en la ciencia que se perfila como la revolución científica del siglo XXI.

Si bien la nanotecnología es en gran medida una promesa a futuro, durante el 2003, Estados Unidos invirtió 3.000 millones de dólares en este campo.

Mientras tanto, nuestro país está recién ingresando en un mercado mundial que mueve 45 mil millones de dólares anuales. Sólo si apostamos a la ciencia y la tecnología podremos subirnos al tren de la Revolución Industrial del siglo XXI.

Nanociencias y nanotecnología

El concepto de Nanotecnología engloba aquellos campos de la ciencia y la técnica en los que se estudian, se obtienen y/o manipulan de manera controlada materiales, sustancias y dispositivos de muy reducidas dimensiones, en general inferiores a la micra, es decir, a escala nanométrica. A este respecto, existe un gran interés por parte de una completa variedad de ramas del conocimiento científico técnico por la importancia de estas sustancias y materiales nanométricos de cara a sus aplicaciones a la sociedad.

Así, el ámbito de la Nanotecnología incluye, además de las áreas del saber relacionadas con su origen, tanto de la Física, la Química, la Ingeniería o la Robótica, otros campos en su comienzo más alejados, pero para los que ya hoy en día tiene una gran importancia, como son la Biología, la Medicina o el Medio Ambiente. De esta manera, algunos ejemplos de aplicaciones de las distintas ramas de la nanotecnología son: sistemas de magnetorresistencia gigante para almacenamiento magnético de la información, dispositivos nanoelectrónicos, recubrimientos para mejora de técnicas de imagen, catalizadores nanoestructurados, biosensores y biodetectores, nanosistemas para administración de fármacos, cementos, pinturas especiales, cosméticos y sistemas para purificación y desalinización de agua.

Un centro argentino-brasileño de Nanociencia

En noviembre del año pasado, en el marco de la Reunión Ciencia, Tecnología y Sociedad, la Argentina y Brasil firmaron un acuerdo de cooperación científica y tecnológica que, además de promover el intercambio y promover la integración, aprobó proponer a las autoridades argentinas y brasileñas la creación del Centro Binacional de Nanociencia y Nanotecnología con el objetivo de formar recursos humanos altamente especializados.

Este centro binacional actuaría como un ente de coordinación para la integración de grupos de investigación, y redes de empresas de la Argentina y Brasil, a través de proyectos definidos. Uno de sus objetivos es la formación de recursos humanos en un área interdisciplinaria entre la física, la química, la biología y la ingeniería.

“Esto va a permitir contar con un presupuesto para la formación de recursos humanos e intercambiar especialistas entre Brasil y Argentina”, explicó el doctor Ernesto Calvo.

Por el impacto que tiene actualmente en el mundo, la nanotecnología fue declarada por la Secretaría de Ciencia y Técnica de la Nación como área de vacancia. “Hubo un llamado de la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Nación y se propuso crear dos redes que reúnen a 50 investigadores principales cada una y a cientos de estudiantes. Casi 300 personas en toda la Argentina se dedican a nanociencia y nanotecnología”, dice el Dr. Calvo.

El primer paso será lograr la formación de una masa crítica de especialistas en el área y, luego, implementar proyectos de investigación conjunta.

“En la Argentina, si bien todavía no se han formalizado redes de nanotecnología aún, se va a realizar un llamado a proyectos en áreas de vacancia (PAV) que vence el 20 de febrero, y estamos tratando de constituir una o más redes de nanociencia y nanotecnología, con el fin de conectar los diversos centros de investigación diseminados en el país, como el Instituto Balseiro, la Comisión Nacional de Energía Atómica, el INIFTA en La Plata, y centros en Río Cuarto, Santa Fe, San Luis, entre otros”, detalla Calvo.

	Buenos Aires, 26 de mayo de 2005
En la Argentina se están dando los primeros pasos en la ciencia del futuro: la nanotecnología HACIA EL MICROCOSMOS Y MÁS ALLÁ …
Si el automóvil y la microelectrónica revolucionaron el siglo pasado, en el siglo XXI la nanotecnología será el motor de una nueva Revolución Industrial que cambiará el mundo tal como lo conocemos hoy. Basta con imaginar máquinas más pequeñas que un glóbulo rojo que entren por el torrente sanguíneo para eliminar células cancerígenas, destruir virus o remover placas arteriales. O que se eliminen la polución del aire y el agua, y se fabriquen supercomputadoras con capacidad de memoria casi ilimitada. Todos estos desarrollos van camino a volverse realidad mediante la nanotecnología, que es la ciencia que construye máquinas del invisible tamaño de la millonésima parte de un milímetro.
“Sin duda, la nanotecnología será la próxima revolución industrial”, asegura Alberto Lamagna, de la Comisión Nacional de Energía Atómica. La nanotecnología fue impulsada, en principio y sobre todo, por la industria electrónica, que cree necesitar superar con urgencia los límites de tamaño que le marca la utilización del silicio en los circuitos integrados. Originalmente, su enfoque fue la aplicación, pero ahora ha superado su primera infancia y se va desarrollando autónomamente en el ámbito científico, mientras se diluyen los sueños de soluciones rápidas para la electrónica. “La nanotecnologia es la habilidad de entender, controlar y manipular la materia a nivel de átomos individuales, de moléculas y de clusters de moléculas”, explica Lamagna. “El objetivo es crear materiales, dispositivos y sistemas con esencialmente nuevas propiedades y funciones debido a su pequeña estructura. La nanotecnologia exige un nuevo enfoque interdisciplinar tanto en la investigación como en los procesos de fabricación. Se consideran dos vías de trabajo: la primera consiste en la miniaturización de los microsistemas (denominado enfoque «de arriba abajo» o «top-down») y la segunda, en imitar la naturaleza mediante el desarrollo de estructuras a partir de los niveles atómico y molecular (denominado enfoque «de abajo arriba» o «bottom-up»)”, destaca. En el laboratorio de Electroquímica Molecular de la UBA, están trabajando en investigación básica original para desarrollos nanotecnológicos. “Lo que hacemos básicamente es copiar a la naturaleza, es decir la biología, con herramientas de la física y de la química”, cuenta el Dr. Ernesto Calvo, profesor del Departamento de Química Inorgánica Analítica y Química Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEYN). “Nuestro trabajo es interdisciplinario: los químicos fabrican moléculas y las utilizan como ladrillos para construir objetos más grandes, los físicos estudian sus propiedades en conjunto con biólogos”, agrega. “Las moléculas interactúan entre sí como lo hacen las células vivas. Lo que tratamos de hacer es entender esos mecanismos no para trabajar in vivo sino para fabricar máquinas que emulen a los sistemas vivos. Eso se llama biomimética”, explica el Dr. Calvo Se cree que los nuevos productos nanotecnológicos van a tener que ver con la medicina y con el diagnóstico (nanopartículas y nanotubos utilizados para diagnóstico en biosensores) o bien para tratamientos y terapias en una nueva clase de medicamentos. “Medicamentos que van a utilizar, por ejemplo, nanopartículas de una droga insoluble en sangre de tamaño más pequeño que los glóbulos rojos que puedan viajar por el torrente sanguíneo e ir específicamente a un órgano y cumplir una función específica”, dice Calvo. Además, augura, “prácticamente todas las industrias -transportes, alimentación, industria farmacéutica, materiales inteligentes- van a ser alcanzadas por el desarrollo de la nanotecnología”. En la nanotecnología actual ya cabe casi todo, desde nuevos métodos para almacenar y manipular la información (la optoelectrónica, los ordenadores cuánticos y moleculares), hasta la construcción de máquinas minúsculas con átomos (como los motores de carbono fabricados en Alemania en 1992). Sin embargo, todavía es mucho lo que falta para que este nuevo desarrollo se convierta en una herramienta al servicio de todas las industrias. Se cree que el gran impulso de esta proto-ciencia será en 15 o 30 años. Nanotecnología Industria Argentina En el Centro Atomico Constituyentes el Dr. Alberto Lamagna y el Dr. Alfredo Boselli conducen el Grupo E-Nose (narices electronicas), un equipo interdisciplinario de profesionales de la investigación y el desarrollo tecnológico argentino, que trabajan sobre los límites de nuestros sentidos. Respecto al funcionamiento de esta tecnología, deben enumerarse como antecedentes los últimos avances en nanotecnología, el desarrollo de la industria electrónica y en la inteligencia artificial. El equipo E-NOSE ha desarrollado un prototipo de nariz electrónica que llaman “Pampa Nose 2.0” y que contiene 6 sensores tipo MOS (metal-oxido-semiconductor) de óxido de estaño y cuenta también con dos sensores comerciales de temperatura y humedad. La nariz Pampa Nose 1 (2000) se utiliza en aplicaciones medioambientales e industria agro-alimentaria con resultados muy alentadores. Actualmente, se encuentran desarrollando una nueva versión de nariz electrónica la cual permitirá ser utilizada en la industria para aplicaciones ambientales y calidad de alimentos. La nariz electrónica puede utilizarse para controlar la calidad del aceite de oliva, carnes, jamones, quesos, vinos, sobretodo en los productos exportables. “La Argentina se esta volviendo uno de los mayores productores mundiales de aceite de jojoba”, dice el Dr. Lamagna, “que es la base de los lápices de labio en la industria cosmética. Alemania y Japón son los principales compradores del país. Se exporta cinco veces más que el aceite de oliva. Entonces la gente de Alemania y Japón le piden a los productores que le digan si el aceite es de primera o segunda prensada, de ello depende la calidad. Con la nariz podría reconocerse y decir a los compradores: mire, esto viene con certificado de nariz electrónica”. Además de narices electrónicas, el grupo del Dr. Lamagna trabaja sobre sensores de gas micromaquinados y dispositivos mems (micro sensores microelectromecánicos), entre otros desarrollos. Por otra parte, el grupo de investigación dirigido por el Dr. Calvo está llevando a cabo un proyecto de Bio-Electrónica Molecular. “En este momento tenemos varios proyectos”, cuenta el Dr. Eduardo Calvo, “uno es financiado por Motorola (EU, Arizona) que es un proyecto para construir un transmisor molecular que responda a glucosa, y por lo tanto si yo coloco una gota de sangre en un circuito que contenga uno de esos transistores va a poder detectar inmediatamente cuánta glucosa contiene mi sangre, y en el caso de un diabético es muy importante”. Además, la empresa argentina Techint contrató al equipo del Dr. Calvo para hacer un estudio sobre nanociencias para saber qué posibilidades de aplicación industrial tiene. En realidad, esta actitud es la de muchas empresas de primer nivel, y de muchos países, que quieren adelantarse en la ciencia que se perfila como la revolución científica del siglo XXI. Si bien la nanotecnología es en gran medida una promesa a futuro, durante el 2003, Estados Unidos invirtió 3.000 millones de dólares en este campo. Mientras tanto, nuestro país está recién ingresando en un mercado mundial que mueve 45 mil millones de dólares anuales. Sólo si apostamos a la ciencia y la tecnología podremos subirnos al tren de la Revolución Industrial del siglo XXI. Nanociencias y nanotecnología El concepto de Nanotecnología engloba aquellos campos de la ciencia y la técnica en los que se estudian, se obtienen y/o manipulan de manera controlada materiales, sustancias y dispositivos de muy reducidas dimensiones, en general inferiores a la micra, es decir, a escala nanométrica. A este respecto, existe un gran interés por parte de una completa variedad de ramas del conocimiento científico técnico por la importancia de estas sustancias y materiales nanométricos de cara a sus aplicaciones a la sociedad. Así, el ámbito de la Nanotecnología incluye, además de las áreas del saber relacionadas con su origen, tanto de la Física, la Química, la Ingeniería o la Robótica, otros campos en su comienzo más alejados, pero para los que ya hoy en día tiene una gran importancia, como son la Biología, la Medicina o el Medio Ambiente. De esta manera, algunos ejemplos de aplicaciones de las distintas ramas de la nanotecnología son: sistemas de magnetorresistencia gigante para almacenamiento magnético de la información, dispositivos nanoelectrónicos, recubrimientos para mejora de técnicas de imagen, catalizadores nanoestructurados, biosensores y biodetectores, nanosistemas para administración de fármacos, cementos, pinturas especiales, cosméticos y sistemas para purificación y desalinización de agua. Un centro argentino-brasileño de Nanociencia En noviembre del año pasado, en el marco de la Reunión Ciencia, Tecnología y Sociedad, la Argentina y Brasil firmaron un acuerdo de cooperación científica y tecnológica que, además de promover el intercambio y promover la integración, aprobó proponer a las autoridades argentinas y brasileñas la creación del Centro Binacional de Nanociencia y Nanotecnología con el objetivo de formar recursos humanos altamente especializados. Este centro binacional actuaría como un ente de coordinación para la integración de grupos de investigación, y redes de empresas de la Argentina y Brasil, a través de proyectos definidos. Uno de sus objetivos es la formación de recursos humanos en un área interdisciplinaria entre la física, la química, la biología y la ingeniería. “Esto va a permitir contar con un presupuesto para la formación de recursos humanos e intercambiar especialistas entre Brasil y Argentina”, explicó el doctor Ernesto Calvo. Por el impacto que tiene actualmente en el mundo, la nanotecnología fue declarada por la Secretaría de Ciencia y Técnica de la Nación como área de vacancia. “Hubo un llamado de la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Nación y se propuso crear dos redes que reúnen a 50 investigadores principales cada una y a cientos de estudiantes. Casi 300 personas en toda la Argentina se dedican a nanociencia y nanotecnología”, dice el Dr. Calvo. El primer paso será lograr la formación de una masa crítica de especialistas en el área y, luego, implementar proyectos de investigación conjunta. “En la Argentina, si bien todavía no se han formalizado redes de nanotecnología aún, se va a realizar un llamado a proyectos en áreas de vacancia (PAV) que vence el 20 de febrero, y estamos tratando de constituir una o más redes de nanociencia y nanotecnología, con el fin de conectar los diversos centros de investigación diseminados en el país, como el Instituto Balseiro, la Comisión Nacional de Energía Atómica, el INIFTA en La Plata, y centros en Río Cuarto, Santa Fe, San Luis, entre otros”, detalla Calvo.