Principales Aplicaciones de la Nanotecnología; Partículas invisibles que combaten las células cancerígenas, microprocesadores más rápidos que consumen menos energía, baterías que duran 10 veces más o paneles solares que producen el doble de energía. Estas son sólo algunas de las muchas aplicaciones de la nanotecnología, una disciplina con todos los ingredientes para convertirse en la próxima revolución industrial.

La nanotecnología y su universo microscópico ofrecen posibilidades gigantescas para la ciencia y la industria contemporáneas. Este campo, que floreció entre los años 60 y 80, se ha disparado en las dos últimas décadas con un mercado global en auge cuyo valor superará los 130.000 millones de dólares en los próximos cuatro años, según el informe Global Nanotechnology Market (by Component and Applications) de Research & Markets que presenta previsiones para 2024.

Antes de ver las principales aplicaciones de la nanotecnología, analizaremos en qué consiste la nanotecnología. Esta rama tecnológica manipula la estructura molecular de los materiales para cambiar sus propiedades intrínsecas y obtener otras con aplicaciones revolucionarias. Es el caso del grafeno -carbono modificado más duro que el acero, más ligero que el aluminio y casi transparente- o de las nanopartículas utilizadas en áreas como la electrónica, la energía, la biomedicina o la defensa.

En 1959 el físico y premio Nobel estadounidense Richard Feynman fue el primero en hablar sobre las aplicaciones de la nanotecnología en el Instituto Tecnológico de California (Caltech). A principios del siglo XXI, la nanotecnología se consolidó. Incluye otras áreas como la microfabricación, la química orgánica y la biología molecular. Sólo en los Estados Unidos, se invirtieron más de 18.000 millones de dólares entre 2001 y 2013 a través de la NNI (National Nanotechnology Initiative) para convertir este sector en un motor de crecimiento económico y competitividad.

Los diferentes tipos de nanotecnología se clasifican según su procedimiento (de arriba a abajo o de abajo a arriba) y el medio en el que trabajan (seco o húmedo):

Descendente (top-down)
Los mecanismos y estructuras están miniaturizados a escala nanométrica – de uno a 100 nanómetros de tamaño -. Es la más frecuente hasta la fecha, especialmente en la electrónica.

Ascendente (de abajo hacia arriba)
Comienzas con una estructura nanométrica – una molécula, por ejemplo – y a través de un proceso de montaje o auto-ensamblado creas un mecanismo más grande que el que comenzaste.

Nanotecnología seca
Se utiliza para fabricar estructuras de carbón, silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores que no funcionan con la humedad.

Nanotecnología húmeda
Se basa en los sistemas biológicos presentes en un medio acuoso – incluyendo material genético, membranas, enzimas y otros componentes celulares.

La nanotecnología y los nanomateriales pueden aplicarse en todo tipo de sectores industriales. Normalmente se encuentran en estas áreas:

Principales aplicaciones de la nanotecnología en la Electrónica

Los nanotubos de carbono están cerca de reemplazar al silicio como material para fabricar microchips y dispositivos más pequeños, rápidos y eficientes, así como nanocables cuánticos más ligeros, conductivos y fuertes. Las propiedades del grafeno lo convierten en un candidato ideal para el desarrollo de pantallas táctiles flexibles.

Principales aplicaciones de la nanotecnología en la Energía

Un nuevo semiconductor desarrollado por la Universidad de Kyoto permite fabricar paneles solares que duplican la cantidad de luz solar convertida en electricidad. La nanotecnología también reduce los costes, produce turbinas eólicas más fuertes y livianas, mejora la eficiencia del combustible y, gracias al aislamiento térmico de algunos nanocomponentes, puede ahorrar energía.

Principales aplicaciones de la nanotecnología en la Biomedicina

Las propiedades de algunos nanomateriales los hacen ideales para mejorar el diagnóstico temprano y el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas o el cáncer. Son capaces de atacar selectivamente a las células cancerosas sin dañar a otras células sanas. Algunas nanopartículas también se han utilizado para mejorar productos farmacéuticos como la protección solar.

Principales aplicaciones de la nanotecnología en la Medio ambiente

La purificación del aire con iones, la purificación de las aguas residuales con nanoburbujas o los sistemas de nanofiltración para metales pesados son algunas de sus aplicaciones respetuosas con el medio ambiente. También se dispone de nanocatalizadores para hacer las reacciones químicas más eficientes y menos contaminantes.

Principales aplicaciones de la nanotecnología en la Alimentos

En este campo, los nanobiosensores podrían utilizarse para detectar la presencia de patógenos en los alimentos o los nanocompuestos para mejorar la producción de alimentos aumentando la resistencia mecánica y térmica y disminuyendo la transferencia de oxígeno en los productos envasados.

Principales aplicaciones de la nanotecnología en la Textil

La nanotecnología permite desarrollar tejidos inteligentes que no se manchan ni se arrugan, así como materiales más resistentes, ligeros y duraderos para fabricar cascos de motocicleta o equipos deportivos.

Hay puntos brillantes y oscuros en el futuro de la nanotecnología. Por un lado, se espera que el sector crezca a nivel mundial, impulsado por los avances tecnológicos, el aumento del apoyo gubernamental, el incremento de la inversión privada y la creciente demanda de dispositivos más pequeños, por nombrar algunos. Sin embargo, los riesgos ambientales, de salud y de seguridad de la nanotecnología y las preocupaciones relacionadas con su comercialización podrían obstaculizar la expansión del mercado.

Estados Unidos, Brasil y Alemania liderarán la industria de la nanotecnología en 2024, con una importante presencia en los 15 principales países asiáticos como Japón, China, Corea del Sur, India, Taiwán y Malasia. El sector de la cosmética subirá posiciones robando el tercer lugar al sector biomédico en un ranking que será liderado por la electrónica y la energía, tal y como ocurre actualmente.