La nanotecnología tiene grandes posibilidades de convertirse en la tecnología clave en las próximas décadas. Las nanotecnologías -técnicas de manipulación o control a escala nanotécnica e incluso molecular o atómica- estarán presentes en todos los campos de las ciencias y supondrán, según los expertos, una revolución.
Los futuros desarrollos de esta tecnología, como la micromecanización tridimensional, microsensores, materiales nanoestructurados, así como los sistemas microelectromecánicos, se aplicarán tanto a la computación, a la producción de medicamentos o al desarrollo de materiales cada vez día más diminutos. En todos los países situados a la cabeza del desarrollo tecnológico, cobran cada día más relevancia las investigaciones de la Nanotecnología aplicadas a distintos campos como la aeronáutica y el espacio, las comunicaciones y multimedia, la biomedicina o el control de procesos industriales. De hecho, el gobierno de Bill Clinton anunció, el año pasado, la Iniciativa Nacional para la Nanotecnología
con un presupuesto de 422 millones de dólares.
Las cosas han cambiado mucho desde las primeras computadoras electrónicas. El ENIAC I
fue desarrollado en la Universidad de Pennsylvania en 1945. Estaba compuesto por más de 70.000 resistencias, 18.000 válvulas y 10.000 condensadores; pesaba 30.000 Kilos y ocupaba 1.300 metros cuadrados.
Pero el descubrimiento del chip, a mediados de los años setenta, ha reducido, por suerte para todos, el tamaño de los ordenadores. El primer 486 utilizaba tecnología de una micra (millonésima parte de un metro). Hasta hace poco tiempo, los Pentium tradicionales utilizaban tecnología de 0.35 y 0.25 micras. Los modelos más modernos han reducido esta valor hasta 0.18 micras, y recientemente, Intel
y AMD
han anunciado la tecnología de 0.13 micras.
Según algunos estudios, la potencia de las computadoras llegará a estancarse dentro de 10 años, porque el tamaño de los transistores no podrá reducirse indefinidamente. Según la famosa Ley de Moore (uno de los socios fundadores de Intel), "el número de transistores que caben en un chip de silicio se dobla cada 18 meses". La segunda Ley de Moore, menos conocida, es "que el coste de fabricación de un chip se duplica cada año". La reducción del tamaño de los transistores necesita utilizar maquinaria cada vez más perfecta. En la actualidad, construir una fábrica de creación de chips supone una inversión de unos 800 millones de dólares y se calcula que esta cifra se multiplicará por diez en los próximos años.
Mantener la tecnología basada en transistores supondría la quiebra para muchos fabricantes de chips porque no podrían soportar los altos costes. Por eso se están investigando nuevos sistemas dentro de la nanotecnología. Entre las soluciones que se están aplicando actualmente está la de sustituir el aluminio por el cobre en los conductores que conectan los transistores. El cobre es un 40% mejor conductor que el aluminio y mejora la velocidad de los procesadores. Pero presenta otros problemas. No se mezcla bien con el silicio, el material base de los transistores, y, además, es capaz de cambiar las propiedades eléctricas del sustrato.
Para solucionar este problema, la compañía IBM
consiguió desarrollar un método, que consiste en introducir una barrera microscóspica entre el cobre y el silicio, y que elimina el rechazo. Este sistema está permitiendo fabricar chips con tecnología de 0.12 micras y cuyo coste de procesamiento es entre un 20 y un 30% menor que el de los chips basados en aluminio.
En septiembre de 2001, anunció que había conseguido unir el arsenio de galio, más caro pero mejor conductor de la electricidad, con el silicio. La compañía de telefonía afirmó que el nuevo semiconductor actúa a una velocidad de 70 gigahercios, 35 veces por encima de los actuales gigahercios de los procesadores más rápidos en las computadoras personales.
El lunes 3, Intel presentó en Washington una nueva estructura para transistores, que permitirá que los chips funcionen más rápido y consuman menos energía. Lo llaman el Transistor TeraHertz, porque su ciclo de encendido y apagado es de un billón de veces por segundo.
En un futuro no muy lejano, los PCs estarán compuestas, en lugar de transistores, por otros componentes como las moléculas, neuronas, bacterias u otros métodos de transmisión de información. Entre estos proyectos se encuentra el futuro ordenador "químico", desarrollado por científicos de Hewlett-Packard
y de la Universidad de California (Los Ángeles). Los circuitos de este nuevo modelo son moléculas, lo que supone transistores con un tamaño millones de veces más pequeños que los actuales.
El proyecto de chip molecular sustituirá al silicio y a la óptica, en favor de la química, más manipulable. Se prevé que se podrán fabricar computadoras del tamaño de una mota de polvo y miles de veces más potentes que los existentes. De momento, se ha conseguido simular el cambio de una molécula, mediante su rotura, pero falta crear moléculas que se curven sin romperse.
También es necesario fabricar otros conductores, porque los existentes no sirven. Los experimentos con nanotubos de carbón (milmillonésima parte de un metro) para la conducción de información entre las moléculas ya han dado resultados. IBM acaba de anunciar que ha conseguido crear un circuito lógico de ordenador con una sólo molécula de carbono, una estructura con forma de cilindro 100.000 veces más fino que un cabello. Este proyecto permite introducir 10.000 transistores en el espacio que ocupa uno de silicio.
Este mes de noviembre científicos israelitas
, del , presentaron una computadora con del ADN
tan diminuta que un millón de ellas podría caber en un tubo de ensayo y realizar 1.000 millones de operaciones por segundo con un 99,8 por ciento de precisión. Es la primera máquina de computación programable de forma autónoma en la cual la entrada de datos, el software y las piezas están formados por biomoléculas
. Los programas de la microscópica computadora están formados por moléculas de ADN que almacenan y procesan la información codificada en organismos vivos.
La posibilidad de desarrollar miniordenadores de cien a mil veces más potentes que los actuales podría suponer que éstos tuvieran inteligencia propia, lo que cambiaría los sistemas de comunicaciones. Por ejemplo, los datos podrían transmitirse con imágenes visuales mediante "displays" incorporados en forma de lentillas. La comunicación telefónica se realizaría por audioconferencias en 8 o 10 idiomas.
Los desarrollos en Nanotecnología se están aplicando también a los sistemas de seguridad. La empresa taiwanesa Biowell Technology
presentó, en agosto, un sintetizado que puede utilizarse para probar la autenticidad de pasaportes y otros documentos y tarjetas, con el fin de evitar el pirateo.
Este chip podrá utilizarse también en tarjetas de débito, carnés, matrículas de automóviles, permisos de conducir, discos compactos, DVD, programas informáticos, títulos y valores, bonos, libretas bancarias, antigüedades, pinturas, y otras aplicaciones en las que se necesite comprobar la autenticidad.
Tanto en Estados Unidos como en todas las grandes potencias europeas se están invirtiendo muchos medios para el desarrollo de dispositivos nanotecnológicos que puedan cambiar las estrategias militares.
Por ejemplo, los MEMS
, microelectronic mechanical systems (dispositivos mecánicos microelectrónicos), son dispositivos micrométricos inteligentes, que las agencias de inteligencia e investigacion de Occidente están intentando desarrollar desde hace un par de años. El mérito de los MEMS será que podrán comunicar y actuar mecánicamente, bajo ordenes dadas, en el sitio e instantes deseados.
La guerra del futuro se hará con estos dispositivos como armas limpias guiadas por optimizaciones de programas de ordenador cuyas soluciones se irán obteniendo por alimentación de datos obtenidos "in situ". Los ordenadores darán órdenes de actuación a los mismos dispositivos que envían la información o a otros similares que tendrán capacidad de actuación y que estarán prácticamente en el mismo sitio que los informadores.
Billones de dispositivos que a su vez se comunican entre sí y se coordinan para tomar decisiones. Estos dispositivos formarían un "network" en comunicación con superordenadores exteriores y se depositarían por medio de una inofensiva explosión de un proyectil en el sitio deseado. Ellos mismos podrían moverse y mandar información. Por ejemplo, podrían insertarse, porque llevarían un sensor para ello, en el oído de las personas y retransmitirían todo lo que hablan todas las personas en donde se han insertado. Cuando el superodernador exterior identificase a la persona o personas decidiría si actuar contra ellas o no.
Otra posibilidad podría ser que el dispositivo, que en realidad sería un microrobot, llevase un nanosensor de hierro o del material que del que esté hecho un fusil o arma y actuase instantáneamente si el superordenador exterior así lo decidiese. Podrían actuar contra los motores de los tanques, otras armas y contra personas determinadas.
También se esta pensando en la posibilidad de que estos dispositivos se regeneren y reproduzcan ellos mismos por técnicas de genética y biotecnología. Esto será el desarrollo de los dispositivos GNR -genéticos-nanotecnológicos-robóticos, que combinan procesos genéticos ayudados por técnicas nanotecnológicas y robóticas. En el futuro próximo los GNR harán la labor de policía y seguridad con mucha mayor efectividad y limpieza que lo que existe actualmente.
Lo que la guerra del futuro requerirá serán superordenadores con billones de nanorobots, lo que se llama muchos y pequeños (small and many), que no se vean, sean rápidos y limpios, y que no tengan efectos colaterales. Estos dispositivos informadores, invisibles, por billones, y mortales supondrán grandes problemas legales y éticos. La investigación actual apunta al desarrollo de una inteligencia global, que junto a una sistema basado en MEMS, permitiría eliminar el terrorismo.
Algunos expertos han señalado que nuevos desarrollos en la Nanotecnología podrían incluso llevar a la inmortalidad, en el momento en que se descubran nanodispositivos capacitados para modificar la estructura genética y celular del ser humano.
Las aplicaciones de la Nanotecnología cambiarán la medicina, las intervenciones quirúrgicas y los sistemas de prevención de las enfermedades. En la actualidad, se está experimentando con el biochip DNA, que transformará los métodos de análisis sanguíneos, puesto que permitirá obtener los resultados de las pruebas de SIDA, tuberculosis y otras enfermedades en tan sólo unos segundos.
Otro estudio se dirige al diseño de detectores biomoleculares o biosensores para la detección personalizada de ADN o la fabricación de fármacos. Otra de las posibilidades que está abriendo la Nanotecnología es la implantación en un corazón infartado, mediante micromáquinas (angiochips), nuevos vasos sanguíneos para reemplazar a los destruidos.
En un futuro, sería posible el desarrollo de diversas nanomáquinas que recorrerán nuestro cuerpo limpiando las arterias, corrigiendo los niveles de azúcar, colesterol u hormonas o apoyando al sistema inmune en su lucha contra las enfermedades.
Los biochips de proteínas (unión de chips de computadoras de sílice con proteínas biológicas), creados por primera vez por investigadores de la Universidad Purdue, podrían utilizarse para el diagnóstico rápido de enfermedades o para testar la eficacia de la quimioterapia. Los experimentos con microrrobots ya están permitiendo construir microestructuras. Incluso están trabajando como cirujanos en el extremo de un catéter.
Las aplicaciones más inmediatas de la Nanotecnología se dirigen al sector de la exploración espacial. Entra éstas, podemos hablar de bases de lanzamiento de gran altitud, estaciones espaciales, vehículos ligeros y muy resitentes, naves personales para viajar por el espacio o los conocidos nanosatélites, como el NANOSAT
, un proyecto de desarrollo de un nanosatélite español, iniciado en 1995.
El NANOSAT parte de un concepto ideado en el INTA
y cuya gestión y construcción se realiza totalmente en España, partiendo de una nueva filosofía de diseño: más pequeño, más potente, más rápido, con una aplicación específica concreta, con mayores prestaciones y menor consumo. El éxito en este proyecto de vanguardia puede suponer una importante presencia española en la futura "pequeña revolución en el espacio".
La Nanotecnología podría ser la tecnología salvadora del planeta Tierra, que se vería favorecida con la creación de nuevos materiales, duraderos y capaces de no contaminar. En los procesos productivos no se generarían residuos, las materias primas se podrían fabricar a partir de sus componentes y sin generar subproductos tóxicos, y se aprovecharía la inagotable energía solar.
