Desafíos y realidades NANO abordados en un encuentro

Hoy en día, los “nanobots” (dimi-nutos robots que pueden reparar tejidos dentro del cuerpo) sólo se pueden ver en películas como “Hulk”. Y está más que en duda si existirán realmente en el futuro. Sin embargo, y lejos de las utopías propias de la ciencia ficción, en la actualidad ya están en marcha múltiples proyectos en los campos de la nanociencia y la nanotecnología. Por ejemplo, para desarrollar “nanomateriales” que ya se prueban en la fabricación de baterías eléctricas.
Una gran variedad de proyectos que tienen como protagonistas a los nanomateriales fueron presentados durante el “X Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados” de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Esta reunión se realizó del 11 al 14 de mayo en el Centro Atómico Bariloche, y allí participaron más de 200 investigadores de diferentes centros de investigación y universidades de la Argentina, como así también investigadores de otros países.
¿Qué son los “nanomateriales”? Básicamente, son materiales que se distinguen por tener estructuras moleculares diseñadas en una pequeñísima escala que se mide en nanómetros. Un nanómetro equivale a tener tres o cuatro átomos en fila aproximadamente, y también equivale a una millonésima parte de un milímetro. Así, al ser fabricadas con diminutos “ladrillos”, que los nanocientíficos manipulan sumando o restando átomos, estos materiales logran tener una mayor superficie en relación con su volumen. Y esa condición provoca que expresen nuevas propiedades, como una mayor fortaleza o incluso una mejor conductividad eléctrica.
El químico y doctor en física Rodolfo Sánchez, que trabaja en el Centro Atómico Bariloche y es investigador principal del CONICET, expuso durante el encue-ntro las novedades sobre el único nanomanipulador en su tipo que existe en la Argentina. “Con mi grupo estudiamos sistemas que son unidimensionales, que llamamos nanohilos o nanotubos y analizamos sus propiedades eléctricas o magnéticas. Al fabricar un nanotubo, un nanohilo o una nanopartícula, no sabemos qué propiedades nuevas van a tener. Entonces ese es el primer paso: caracterizarlo y ver cómo se comporta”, explicó Sánchez, que egresó de la Universidad Nacional de Córdoba y se doctoró en el Instituto Balseiro, donde en la actualidad es profesor.
¿Cómo funciona el nanomanipulador? Lejos de ser una máquina diminuta, es una gran máquina con una pequeña plataforma que se coloca dentro de un microscopio electrónico para visualizar sus movimientos en la diminuta escala. “La plataforma tiene cuatro ‘dedos’ robotizados que comandamos con un joystick, y cada uno de ellos termina en una especie de alfiler cuya punta tiene 50 nanómetros. Así que estas pequeñas puntas sólo se pueden ver bajo el microscopio electrónico, y nos permiten manipular y mover por ejemplo los nanohilos, atravesarlos con una corriente eléctrica y conocer así algunas de sus propiedades”, describió el investigador.
Asimismo, Sánchez señaló que es fuerte la tendencia actual de miniaturización de los componentes electrónicos que se utilizan, por ejemplo, para fabricar computadoras y televisores. “Y aquí entran en juego estos nanohilos y nanotubos como futuros componentes de una nanoelectrónica. Es un gran desafío trabajar con estas nanoestructuras. Quince años atrás no me imaginaba que íbamos a estar haciendo lo que ahora podemos realizar con este nanomanipulador, como por ejemplo colocar un único nanohilo sobre electrodos para hacer un estudio posterior”, dijo Sánchez.
La generación y el almacenamiento de energía para automóviles o zonas remotas donde no hay acceso a la corriente eléctrica es otro de los campos “nano” que atraen a los investigadores por sus aplicaciones a mediano plazo. “En nues-tro laboratorio diseñamos y caracterizamos nuevos materiales en vistas a aumentar el rendimiento de celdas de combustible y baterías. El atractivo es que, por ejemplo, las baterías son inherentemente más eficientes en la conversión de energía química a energía eléctrica”, contó durante el encuentro, Héctor Abruña, un investigador de Puerto Rico que trabaja en la Universidad de Cornell, en Ithaca, Nueva York.
“Si tomamos como ejemplo el motor de combustión de un auto, la mayor eficiencia que puede alcanzar, por razones termodinámicas fundamentales, se acerca al 50%. Dicho de otra manera, estamos desperdiciando la mitad del contenido energético del combustible. Por otro lado, una celda de combustible puede tener una eficiencia sobre el 90% y por eso hay tanto interés impulsar su desarrollo”, dijo Abruña.
También admitió que existen varios factores limitantes en la actualidad con respecto a las celdas de combustible, como el rendimiento, el coste y la estabilidad a largo plazo. Por ahora, la delantera la llevan las baterías.”A fin de cuentas, los autos eléctricos con batería van a tener una penetración en el mercado mucho antes que los autos con celdas de combustible. Aunque una ventaja de éstas últimas es que las distancias que uno puede recorrer son más largas”, comparó Abruña.
En el encuentro participaron investigadores de Córdoba, Mendoza, Buenos Aires y Santa Fe, entre otras provincias. Entre ellos estuvo el doctor Fernando Stefani, que egresó de la carrera de Ingeniería de Materiales en el Instituto Sábato (de la CNEA y la Universidad Nacional de San Martín) y que regresó para instalarse en la Argentina en octubre pasado luego de vivir ocho años en el exterior. “Estoy armando un nuevo laboratorio de fotónica de nanomateriales. Nuestro objetivo es estudiar la interacción con la luz de ciertos nano-materiales, es decir de porciones muy pequeñas de materia”, contó el especialista, que en la actualidad trabaja en el Departamento de Física de la Universidad de Buenos Aires (UBA).
Stefani explicó que las propiedades ópticas de los nanomateriales pueden diferir mucho de las características del material original. Por ejemplo, las nanopartículas de oro no se ven doradas sino de color rojo. “Nosotros, estudiamos el cambio de color, la absorción y la emi-sión de luz, de muchos otros materiales en escala nanométrica, en función del tamaño y la forma. A medida que gana-mos conocimiento en este terreno, apa-recen no solo fenómenos antes des-conocidos, sino que además se abren nuevas aplicaciones tecnológicas”, dijo.
“Utilizamos estos nanomateriales co-mo sondas pequeñísimas para explorar el interior de sistemas inorgánicos y tam-bién de células biológicas. También hay materiales que transforman la energía de la luz en calor. Entonces podemos utilizar estos materiales como fuentes de calor muy chiquitas, y hacer experimentos donde uno calienta regiones de un ma-terial en forma controlada y localizada”, describió Stefani, que también colabora en un proyecto donde se estudian vibra-ciones de moléculas con la ayuda de un láser y cómo éstas absorben luz.
En los tres días que duró el encuentro, expusieron investigadores del Centro Atómico Bariloche y el Centro Atómico Constituyentes de la CNEA, de la Universidad Nacional de Río Cuarto, la Uni-versidad Nacional del Sur, la Universidad Nacional del Litoral y el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), en-tre otras instituciones nacionales.
Además, participaron especialistas de universidades e institutos de investigación de otros países, por ejemplo Arizona State University, Penn State Phyisics y Indiana University-Purdue University, de los Estados Unidos; y el Institut des Nano-Sciences de Francia y el Centre d´Investigacions en Nanociencia i Nanotecnología de España.
Durante las tardes de esta reunión hubo sesiones de pósters, donde los jóvenes investigadores pudieron compartir sus trabajos. Y hacia el final del encuentro se realizó una mesa redonda sobre “los mitos y las realidades de la nanociencia y la nanotecnología”. Entre los mitos, se mencionaron los famosos nanobots que inspiraron múltiples tramas de ciencia ficción, como la película “Hulk” y tantas otras películas. Y entre las realidades, se hizo un recorrido por productos fabricados con nanotecnología que ya están en el mercado y que contienen nanopartículas de plata, oro y hasta óxido de titanio.
Sucede que en la actualidad, la oferta de productos tecnológicos “nano” incluyen raquetas de tenis, tests de embarazo, superficies autolimpiantes para parabrisas, telas antibacterianas, cosméticos, lavarropas y heladeras. Por esa razón, tanto los panelistas de esta mesa redonda, como así el público compuesto por investigadores, desta-caron la importancia de los estudios que se están realizando en el mundo para testear la potencial toxicidad de las nanopartículas liberadas al ambiente.
Así y todo, a más de 20 años del famoso libro que escribió el ingeniero estadounidense Eric Drexler, donde preveía que la nanotecnología ayudaría a “curar el cáncer, limpiar la polución y aliviar el hambre del mundo”, todavía existen múltiples desafíos. Y estos retos no sólo forman parte del universo de la tecnología, sino también en el campo de la investigación científica a escala nanométrica.