Los conceptos de nanotecnología y nanociencia datan del año 1959, cuando fueron nombrados por primera vez por el físico Richard Feynman en su estudio titulado “There´s plenty of room at the bottom”.  

Cuando hablamos de nanomateriales nos referimos a materiales con partículas menores a 100 nm. Esta condición genera que la propiedades fisicoquímicas sean distintas al mismo material con tamaños más grandes. 

Los nanomateriales pueden encontrarse en la naturaleza o crearse artificialmente por medio de minerales, sustancias y reacciones químicas. Dentro de sus cualidades concretas se encuentran las eléctricas (resistividad o movilidad), magnéticas (comportamiento superparamagnético o aumento coercitividad), ópticas (fotoluminiscencia, absorción y emisiones de luz cuántica), mecánicas (ductilidad, dureza y plasticidad) y químicas y biológicas (catálisis, fotocatálisis, relación S/V, permeabilidad o biocompatibilidad)

Los nanomateriales son clasificados de diversas formas, sin embargo una de las más relevantes está fundamentada en sus dimensiones.

0D - Nanomateriales de dimensión 0

Este tipo de nanomateriales, considerado como nanopartículas, posee todas sus dimensiones dentro de la nano escala. Entre este grupo se destacan los fullerenos, quienes tienen la cualidad de retener actividades biológicas, por lo cual son funcionales en el sector del transporte y en la liberación de fármacos, ya que poseen la biocompatibilidad precisa.

También son de gran relevancia los quantum-dots, que son nanoestructuras de carbón con cualidades semiconductoras, de fluorescencia y de toxicidad mínima, que hacen posible su aplicación en biosensores. 

1D - Nanomateriales unidimensionales

Estos nanomateriales poseen dos dimensiones y hacen parte de la nanoescala. En este grupo se resaltan las nanofibras utilizadas como aditivos poliméricos para optimizar propiedades de otros materiales y los nanotubos. Dentro de sus cualidades se destacan sus aplicaciones para mejorar la conductividad eléctrica, sus compuestos que generan anticorrosión en materiales para recubrir superficies. Son utilizados en campos como la construcción, pinturas o tintas y circuitos eléctricos.

2D - Nanomateriales bidimensionales   

Estos nanomateriales poseen 3 dimensiones y su estructura tiene forma de láminas. Entre ellos se incluyen los nanocoatings, los nanofilms y el grafeno. Siendo este último el de mayor relevancia gracias a los diversos campos en los que puede ser aplicado, como el sector energético, la salud y el sector electrónico, entre muchos otros.

3D - Nanomateriales tridimensionales          

Estos nanomateriales no poseen ninguna dimensión en la nanoescala, ya que sus electrones no se encuentran confinados y se desplazan libremente. Entre ellos se encuentran las dispersiones de nanopartículas o multi-nanolayers y materiales nanoestructurados, entre otros. 

Los nanomateriales han existido desde hace millones de años, sin embargo se han desarrollado procesos tecnológicos de ingeniería de materiales para su producción, como el método Top-down o fabricación descendente o el método Bottom-up o fabricación ascendente. Una de las tecnologías más óptimas para estudiar las nanoestructuras y controlar sus propiedades, es el microscopio de fuerzas atómicas (AFM):

Una investigación destacada en el uso de nanomateriales fue elaborada por dos profesores, uno de la Escuela de Ingeniería Volgens, y otro de la Universidad de Maine, quienes buscaban demostrar que con la utilización de nanomateriales aplicados a la biomasa se pueden generar procesos para el tratamiento de aguas.

El proyecto tenía el propósito de diseñar nanomateriales sintéticos 3D a base de carbono, que con un dispositivo de desalinización, buscaba suprimir residuos orgánicos y metales pesados para purificar fuentes de agua en diversas comunidades.

Otro proyecto de gran relevancia es el estudio efectuado por dos grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Brno, quienes están creando dispositivos que funcionan a partir de nanomateriales y energía solar para efectuar la descomposición fotoelectroquímica del agua, recaudando hidrógeno para ser empleado como fuente de energía renovable.

Finalmente, resaltamos que las nuevas tecnologías en nanomateriales son de gran importancia para afrontar las problemáticas de cambió climático y contaminación. Sin embargo, no hay que dejar de lado la responsabilidad científica con la humanidad en la elaboración de estas tecnologías a base de nanomateriales, ya que se tiene que precisar que las nanopartículas producidas en los diversos proyectos, no afecten a corto o a largo plazo la salud humana y el medio ambiente.

Mauro Sastoque Campos
Periodista, escritor y diseñador para la comunicación gráfica
Revista Virtual Pro

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