Ingeniería en la nanoescala

¿Se puede dirigir el paso de corriente por una línea conductora de un circuito electrónico formado por moléculas? ¿Se puede conocer a priori si un material será útil y rentable para fabricar membranas para purificar agua por ultrafiltración ? ¿Cómo preparar capas de polímeros de máxima capacitancia y estabilidad a múltiples ciclos de funcionamiento redox, para obtener baterías recargables? ¿Se puede detectar una infección en el organismo humano a escala celular y de forma casi inmediata, al ser infectadas las primeras células? ¿Es posible fabricar un sensor capaz de detectar una única bacteria en una muestra de alimento ?

Las respuestas a estas y otras muchas de las sorprendentes preguntas que van apareciendo en el desarrollo tecnológico actual, las recoge la nanoingeniería y su inmediata precursora, la nanociencia. El origen del prefijo “nano” es el nanómetro, unidad de longitud que equivale a la milmillonésima parte de un metro lineal. La nanociencia como investigación básica, y la nanoingeniería en su vertiente aplicada, se sumergen en la observación, análisis, diseño, manipulación, ensamblaje y, en general, en interacciones de todo tipo con cuerpos, substancias y sistemas a escala nanométrica, también denominada nanoescala. Para ello, estas ramas de la ciencia y de la ingeniería emplean la llamada nanotecnología, que implica en sí misma el dominio del instrumental (microscopio electrónico de barrido, microscopio de fuerzas atómicas, etcétera), las técnicas y los procedimientos (fotolitografía de haz de electrones, autoensamblaje molecular, etcétera) que hacen posible esta interacción del ser humano con la materia a nanoescala.

Una herramienta que se ha revelado común e imprescindible dentro de la nanoingeniería son las simulaciones moleculares orientadas al análisis y desarrollo de nanosistemas, con estudios computacionales de nanoestructuras como nanocanales, nanomotores y sistemas nanofluídicos, entre otros.

Richard Feynman, premio Nobel de Física, considerado el padre de la nanociencia, fue quien, en 1959, propuso fabricar productos a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. Este gran físico escribió ese mismo año un artículo que analizaba cómo los ordenadores, trabajando con átomos individuales, podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas.

Existe un gran consenso en que la nanotecnología nos llevará a una segunda revolución industrial en el siglo XXI tal como anunció hace unos años Charles Vest, expresidente del MIT. Se espera que la nanotecnología, en su versión más avanzada, permita trabajar y manipular directamente las estructuras moleculares y sus átomos, fabricando nanocomposites y nanomáquinas a partir del reordenamiento de dichos átomos y moléculas.

En la actualidad, Estados Unidos lidera el campo de la nanociencia a través de numerosos centros de investigación conectados con las principales universidades y empresas de nanotecnología. Australia, Japón, Corea del Sur, la India, China e Israel son algunos países que apuestan abiertamente por el desarrollo de la nanotecnología a través de planes e inversiones destinadas a I+D. En Europa, la Unión Europea ha establecido en el VI Programa Marco la nanotecnología como una línea prioritaria, aunque la apuesta inicial no fue acorde con su peso económico. Recientemente, Fran-cia y Alemania han reaccionado positivamente, incrementando su apoyo a la financiación de la nanotecnología.

“LA NANOTECNOLOGÍA NO DEBEN INTERPRETARSE COMO UN PASO MÁS HACIA LA MINIATU-RIZACIÓN, SINO COMO UN CAMINO HACIA LA CONVERGENCIA DE LA FÍSICA CUÁNTICA, LA BIOLOGÍA MOLECULAR, LA QUÍMICA, LAS CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN Y LA INGENIERÍA”

En 2004 se creó la Red NanoSpain, o Red Española de Nanotecnología, para promover y estimular sus aplicaciones tecnológicas, buscando integrar proyectos entre la industria y los centros de investigación, estimulando a su vez las aplicaciones comerciales de la nanotecnología. NanoSpain ha organizado cada año un congreso general para intercambiar ideas y promover contactos entre grupos consolidados y emergentes. Actualmente, NanoSpain cuenta con cerca de 300 grupos de investigación y más de 1.200 investigadores.

La nanociencia, la nanoingeniería y, en general, la nanotecnología no deben interpretarse como un paso más hacia la miniaturización, sino como un camino a la convergencia de la física cuántica, la biología molecular, la química, las ciencias de la computación y la ingeniería. Y sus aplicaciones pueden transformar la medicina, la biotecnología, la agricultura, la industria productiva, la ciencia de los materiales, la industria aeroespacial y las TIC, por nombrar tan solo algunos sectores más afectados, conformando nuevos paradigmas tecnológicos para el futuro.