nanotecnología

[josué carantón sánchez]

El futuro es ya y se llama nanotecnología, ciencia en lo microscópico

Por: ÁNGELA POSADA-SWAFFORD Especial para EL TIEMPO | 6:21 p.m. | 20 de Noviembre del 2010

Científico muestra una célula fotovoltaica, que convierte la energía luminosa en electricidad.

Foto: Mike Hemberger

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Un experimento de la General Electric logró llegar a las más ínfimas partículas.

"Primero, averiguo qué necesita la gente. Después, procedo a inventarlo", escribió Thomas Edison al crear la bombilla incandescente. En el laboratorio de Tecnología Avanzada de General Electric, en Niskayuna, Nueva York, este mantra sigue siendo el mismo de 1890, cuando Edison fundó la empresa que es hoy la tercera más grande del mundo. La GE le apuesta ahora a la nanotecnología. La razón es que esta ciencia está descubriendo las proezas asombrosas de materiales corrientes, que creíamos conocer a fondo.

"Las propiedades de algunos materiales en escalas nanométricas no solamente nos están obligando a repensar algunas de las leyes de la física, sino que están abriéndonos los ojos a las muchas capacidades que desconocíamos de materiales como las cerámicas y los metales", dice Margaret Blohm, fundadora del programa nano de GE. "Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, es decir, un nanómetro es, a una bola de tenis lo que una bola de tenis es al planeta Tierra", añade mientras prepara una solución de agua con virutas de óxido ferroso.

"Por ejemplo, observe que, cuando las virutas de hierro son grandes y les pongo un imán encima, todas se agolpan en torno del imán. Tiene sentido, ¿cierto? Bien, pues ahora verá lo que pasa cuando coloco en el agua partículas de 50 nanómetros, es decir, mucho más pequeñas que las virutas".

Cuando Blohm pasa el imán sobre esta nueva solución, sucede algo extraordinario: el agua negra se alza formando una bola erizada de puntas de aspecto amenazador, que aumentan y disminuyen su tamaño con un ligero movimiento del imán. "¿Qué es esto: un sólido, un líquido? No. ¡Es algo que no habíamos visto nunca! Y lo único que hicimos fue cambiar el tamaño de las partículas. Esta es una nueva forma de materia. Es así de simple".

Yendo a escalas aún menores de estas partículas magnéticas, el laboratorio de Blohm está intentando revolucionar la medicina de diagnóstico, con la intención de evitar tantas biopsias como sea posible. "Estamos buscando partículas de 5 a 20 nanómetros que podamos usar como agentes de contraste en nuestros escáneres de resonancia magnética (GE inventó la tecnología MRI )", explica. "Mientras más pequeñas sean las partículas, mejor será la resolución de la imagen de los órganos. Lo que estamos haciendo es seleccionar partículas de óxido de hierro y recubrirlas con distintas envolturas que las hagan biocompatibles con varios órganos del cuerpo y, así poder eventualmente ver imágenes a nivel molecular".

Nanonaturaleza

Otra área crucial de los estudios a nivel nanométrico en GEl es la naturaleza. Blohm está copiando la estructura microscópica de las alas de mariposa, la hoja del loto y los caracoles, porque tienen respuestas a muchos de nuestros problemas.

La hoja del loto está recubierta de vellitos diminutos. Cuando llueve, las gotas de agua se comportan como bailarinas de ballet en las puntas de sus zapatillas, apenas tocando una mínima parte de la superficie. Como consecuencia, el agua rueda sobre la hoja del loto como si fuera una gota de mercurio.

"Y lo que sucede es que, al rodar, se lleva con ella toda la tierra que recubre a la hoja, que de por sí vive en un ambiente de mucho barro. Es decir, esa hoja se limpia por sí sola. Nuestra idea es replicar esas propiedades en agentes con los que podamos recubrir superficies de todo tipo para que se limpien por sí mismas, por ejemplo la mugre que recubre el interior de las turbinas de gas, o cuando el hielo cubre las alas de los aviones, o el parabrisas de su auto. Lograr mantenerlos limpios aumentaría su eficiencia y su seguridad drásticamente".

Bohm agarra un caracol de su escritorio y lo blande ante mi nariz. "Mire ahora este caracol. Es del mismo material de la tiza: carbonato de calcio, sólo que es tres órdenes de magnitud mejor. Eso es porque tiene nanocapas puestas como láminas en una dirección, intercaladas con otras que van en otra dirección, con una goma en medio. Como ladrillos y mortero. Entonces, cuando se forma una grieta, esta no puede avanzar en ninguna dirección porque la energía es absorbida por estos millones de capas laminares. Queremos copiarlo para fabricar cerámicas superresistentes".

Una tercera investigación está a cargo de Amy Linsebigler, en el laboratorio de química y sensores biológicos, donde están aprendiendo los secretos de las alas de las mariposas del género morpho.

"Estas lindas alas iridiscentes tienen nanoestructuras capaces de distinguir diferentes compuestos orgánicos volátiles, cambiando de color al estar expuestas a vapores distintos", dice Linsebigler. "Queremos imitarlas. Estamos pensando cómo diseñar algo práctico, algo que olfatee el aire en tiempo real. Por ejemplo podríamos crear pequeñas unidades para que la gente use en la solapa, y que les advierta cuándo están siendo sometidas a un gas tóxico".

Para Blohm, el poder de lo natural, unido al de lo diminuto, es obvio. "El mundo nano nos está dando una gran lección: el tamaño no sólo importa, sino que lo cambia todo".

Nanoenergía solar
Eficiencia a bajo costo

General Electric desarrolló una célula hecha de nanoalambres de silicio, que tiene el potencial de entregar altísima eficiencia a costos muy bajos. A diferencia de las células de los paneles solares actuales, los nanoalambres se hacen crecer, a partir de cristales de silicio bajo un gas con alta temperatura, en forma de nidos o brocados. La estructura se convierte en trampas de luz, aumentando la capacidad del silicio de capturar los rayos del Sol. Es fácil ver la diferencia entre ambas células: la pieza sólida es mucho más reflectora, casi como un espejo púrpura, mientras la del brocado de nanoalambres es opaca porque está absorbiendo mucha más luz. "Este es un campo emergente", dice el ingeniero Lukas Tsakalakos. "Vemos los beneficios pero aún tenemos que demostrar su completo potencial, que debe ser extraordinario: son pasos de bebé".