La palabra física proviene del latín physica y esta del griego antiguo φυσικός (phisis) que significa natural, relativo a la naturaleza. La física es, por lo tanto, una rama de la ciencia dedicada a estudiar los fenómenos naturales que ocurren sin trasformación de la materia.

Los fenómenos vinculados con la transformación de la materia corresponden a otra rama de la ciencia, la química. En ella se estudian las reacciones por las cuales unas sustancias se convierten en otras. Por ende, el químico trabaja con átomos y moléculas para obtener sustancias distintas y también por medio de reacciones establecer su composición cuali-cuantitativa. Los análisis cuali-cuantitativos permiten comparar la composición del sistema antes-después de la reacción y certificar la variación en la composición de la materia, aspecto central y distintivo de los fenómenos químicos.

Los nanotecnológos también trabajan con átomos y moléculas como los químicos para realizar innovaciones comprendidas en las dimensiones de la nanoescala (1 a 100 nm), pero la transformación producida en la naturaleza no se basa en obtener nuevos compuestos, sino en obtener nuevos objetos (nano-objetos).

Entre los nano-objetos encontramos las nanopartículas con las tres dimensiones en las nanoescala (cero dimensión afuera de la nanoescala, 0D), las nanofibras (1D) y las nanoplacas (2D).

Dentro de los nanomateriales también ubicamos a los materiales nanoestructurados (3D), los cuales tienen en su superficie o en su interior al menos un 10% de zonas en la nanoescala. Son materiales nanoestructurados: los polvos nanoestructurados, los materiales nanocompuestos, las nanoespumas sólidas, el material nanoporoso y las nanodispersiones fluídas.

A modo de ejemplo, dos de los nanomateriales más importantes como el grafeno y los nanotubos de carbono constituyen variantes alotrópicas del carbono, obtenidas en condiciones particulares sin que el elemento se haya trasformado en otra sustancia.

Si avanzamos un poco más, observaremos que las propiedades intensivas de los materiales (no varían con la cantidad de materia) como el punto de fusión no son constantes en la nanoescala. En el mundo de lo pequeño el punto de fusión varía con el tamaño. Por ejemplo, el punto de fusión del oro en las tablas es de 1.064 oC, no obstante las nanopartículas de oro de 6 nm de diámetro tienen un punto de fusión de 800 oC y de 2 nm de 120 oC.

La nanotecnología también produce metamateriales artificiales opuestos en su comportamiento a los materiales naturales. Presentan propiedades electromagnéticas inusuales provenientes de la estructura periódica diseñada, cuya dimensión máxima es menor a la longitud de onda de trabajo. Sus características inusuales dependen de la estructura y no de su composición. Un ejemplo clásico son los metamateriales capaces de invertir el ángulo de refracción al incidir un haz de radiación sobre ellos, violando lo establecido en la segunda ley de Snell.

Resumiendo, la nanotecnología trabaja con átomos y moléculas como la química pero no transforma la materia obteniendo nuevas sustancias, sino produciendo objetos en la escala nano. Sus fenómenos entonces se ubicarían en el campo de la física, dentro de los fenómenos que no implican cambio en la composición de la materia. No obstante, se diferencia de la física clásica en su capacidad de trasformar los fenómenos naturales establecidos por la física en sus principios y leyes.

La transformación de la naturaleza producida en la nanoescala es tan poderosa que permite a la nanotecnología dar respuestas únicas en las nueve necesidades humanas primarias (salud, energía, alimentación, cuidado del ambiente, vestimenta, vivienda, comunicación, transporte y defensa).

La física estudia los fenómenos que no transforman la materia y los sistematiza en principios y leyes para comprender la naturaleza. La nanotecnología, desde lo pequeño, hace innovaciones capaces de transformar la naturaleza también sin necesidad de variar la composición química de la materia y desafiando las leyes de la física clásica sobre su comportamiento. Transformar y no solo comprender la naturaleza, el gran desafío del siglo XXI.

Alberto Luis D’Andrea
Alberto Luis D’Andrea

Director de Nanotecnología y Nuevas Tecnologías de la Universidad CAECE (Buenos Aires, Argentina).Profesor y Doctor en Ciencias Químicas egresado de la Universidad de Buenos Aires (UBA). Posgrado de Ingeniería Biomédica dictado en conjunto por la Fundación Favaloro y la Facultad de Medicina (UBA). Presidente de la Confederación Argentina de Biotecnología (CAB) y de la Confederación Argentina de Nanotecnología (CAN). Coordinador de la Comisión de Biotecnología y Nanotecnología del Colegio de Ingeniería Agronómica (CPIA). Autor de numerosos trabajos de investigación en revistas internacionales, libros relacionados con la docencia y artículos en diarios y revistas. Último libro (2017) "La Convergencia de las Tecnologías Exponenciales & la Singularidad Tecnológica". Creador y redactor del periódico online Biotecnología & Nanotecnología al Instante. Creador y columnista del programa radial Café Biotecnológico.

http://albertodandrea.blogspot.com.ar 

Sobre este blog

Una visión del futuro desde la nanotecnología.

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