Nanoquimica y Nanotecnologia

NANOQUÍMICA Y NANOTECNOLOGÍA:
NUEVOS MATERIALES, POLÍMEROS Y MÁQUINAS MOLECULARES
Tomás Torres Cebada
Catedrático y Director del Departamento de Química Orgánica.
Universidad Autónoma de Madrid
INTRODUCCIÓN
Los químicos han aprendido cómo controlar el tamaño y la forma de una gran variedad de
materiales a escala molecular. Así, a través de estrategias denominadas "de abajo a arriba"(Bottom-
Up) han sintetizado materiales moleculares y polímeros que presentan propiedades físicas de
extraordinario interés. La nanoquímica constituye una herramienta de valor incalculable para la
elaboración de máquinas moleculares artificiales. El químico pronto podrá proveer a los físicos del
estado sólido y a los ingenieros electrónicos de "pequeñas piezas" (sistemas autoensamblados) que
podránutilizarse como "ladrillos" a escala molecular para la construcción de dispositivos electrónicos
y electro-ópticos, miniaturizados con respecto a los actualmente utilizados.
Durante los últimos años la química ha evolucionado hacia un modelo multidisciplinar que ha
llevado a la fusión de los campos clásicos, representados por la química orgánica, la química
inorgánica, la química-física, laquímica analítica y la química teórica. Por otra parte, se han
desarrollado extraordinariamente las interfases entre la química y otras áreas científicas como la física,
la biología y la ciencia de materiales. Campos relativamente nuevos como la química supramolecular,
los materiales moleculares y los polímeros funcionales, entre otros, son aportaciones de la química a
disciplinas emergentesenglobadas dentro del término nanociencia.
Los términos “Nanociencia” o “Nanotecnología” hacen referencia al desarrollo científico y
tecnológico que se viene produciendo en las últimas dos décadas, y que ha permitido la construcción y
manipulación de materiales en la escala del nanometro. La nanotecnología trata con estructuras y
sistemas que poseen tamaños desde 1 a 100 nanometros. Todo estedesarrollo promete un impacto
social y económico mayor en varios órdenes de magnitud que el proporcionado por la tecnología
“submicrométrica”, que es la base de la electrónica moderna y de las amplias capacidades de
telecomunicación que existen actualmente (Véase Science: www.sciencemag.org, Monográfico sobre
nanotecnología de 29 de Marzo de 2002).
La nanociencia se puede definir como elconjunto de conocimientos y metodologías dirigidos a
fabricar, estudiar y caracterizar estructuras funcionales dentro del rango de los nanometros. Esto
incluye el análisis de propiedades químicas, estructurales, mecánicas, eléctricas, ópticas o magnéticas,
el estudio de las interacciones con otras nanoestructuras, su interacción con ondas electromagnéticas,
etc.
Los científicos han aprendido cómocontrolar el tamaño y la forma de una gran variedad de
materiales a escala atómica y molecular, descubriendo con ello un buen número de propiedades
potenciales de estos materiales, muchas de ellas de carácter no convencional. El advenimiento de
nuevas técnicas analíticas como la microscopia de efecto túnel, entre otras, han impulsado estos
estudios. Actualmente existe un decidido interés, enáreas relacionadas con la ingeniería electrónica y
la biología, por entender y controlar los fenómenos físicos y químicos en la escala nanométrica.
La miniaturización de los componentes utilizados en la construcción de los dispositivos, por
ejemplo en microelectrónica, ha obligado a los físicos del estado sólido y a los ingenieros electrónicos
a manipular “piezas de materia” cada vez máspequeñas, lo que se conoce como la aproximación “topdown”
(de arriba a abajo), que tiene limitaciones intrínsecas. Una estrategia alternativa es la
17
denominada “bottom-up” (de abajo a arriba), que consiste en construir a partir de las menores “piezas
de materia” conocidas, como son los átomos y las moléculas, entidades supramoleculares en la escala
nanométrica con propiedades específicas. Esto...