nanotecnologia

Cuando observamos el mundo que nos rodea percibimos que tanto la materia inorgánica como la orgánica, los materiales inertes y los seres vivos, se caracterizan por la capacidad para autoorganizarse formando estructuras y redes ordenadas. Los átomos disponen sus electrones en torno a ellos de manera precisa, los minerales y los sistemas cristalinos organizan sus átomos de forma rigurosa, lasmoléculas se ajustan o ensamblan entre sí coordinadamente para construir estructuras más complejas… Esta obstinación de la naturaleza por organizarse ha llamado la atención de los investigadores que han intentado encontrar el orden oculto en multitud de sistemas y procesos para así comprender mejor cuáles son los mecanismos y leyes fundamentales que gobiernan estas redes de organización en todas lasescalas de longitud.

Obviamente, para que se formen estructuras ordenadas un electrón, un átomo o una molécula deben reconocer a otros semejantes y, mediante algún tipo de fuerza, lograr que se comporten de una manera determinada. Hoy sabemos que las interacciones o fuerzas que dominan los procesos naturales son de cuatro tipos. Las dos primeras sólo se aprecian a distancias muy pequeñas, menoresque el tamaño de los núcleos atómicos (del orden del femtometro, es decir, una billonésima de milímetro): la interacción nuclear fuerte es la responsable de que los constituyentes del núcleo atómico (protones y neutrones) se mantengan unidos; por su parte, la fuerza nuclear débil tiene que ver con las interacciones entre las partículas que constituyen los protones y neutrones (denominadas quarks)y permite ciertos tipos de radiactividad natural.

A diferencia de ellas, las otras dos fuerzas fundamentales son de largo alcance ya que sus efectos se aprecian a cualquier distancia, y tienen en teoría influencia hasta el infinito. Además, estas dos fuerzas resultan mucho más familiares para todos nosotros ya que son las que gobiernan los procesos que nuestros sentidos pueden percibir. Lainteracción gravitatoria, o gravedad, es la fuerza de atracción mutua que experimentan dos objetos en función de su masa, y es la responsable de los movimientos a gran escala del universo, por ejemplo de la organización de los planetas en torno al Sol. También es responsable de que “tengamos los pies sobre la tierra” y de que caigan las manzanas de los árboles. Por último, el electromagnetismo ofuerza electromagnética es la que domina el comportamiento de la materia en función de su carga eléctrica y puede ser de tipo atractivo (entre cargas de distinto signo como la del protón y la del electrón) o repulsivo (entre cargas del mismo signo). La interacción electromagnética está involucrada en las transformaciones físicas y químicas que sufren los átomos y las moléculas, y es la responsable dela formación de estructuras –y redes¬– entre ellos. Por lo tanto, en las dimensiones típicas de las moléculas (del orden del nanometro, es decir, una millonésima de milímetro) las interacciones electromagnéticas son las únicas que tienen efectos perceptibles. Dicho de otra forma, el electromagnetismo es la base de la química, el motor del nanomundo. Existen múltiples manifestaciones de esta fuerzaen nuestra vida diaria (de hecho, nuestra vida es electromagnetismo): los objetos tienen color, hay alimentos que nos gustan y otros que no, nuestro coche o nuestro teléfono móvil funcionan… y cuando damos a alguien un apretón de manos éstas no se mezclan entre sí y no quedamos unidos para siempre a quien estamos saludando.

Así, instalada en el rango de dimensiones de las moléculas, y dominadapor las interacciones electromagnéticas, la nanociencia ha surgido como el contexto experimental que está llamado a condicionar la relación entre el hombre y la materia en el siglo XXI. Derivadas de ella, la nanotecnología y la bionanotecnología son las herramientas interdisciplinares con las que en los laboratorios es posible coordinar átomos, moléculas inorgánicas o biomoléculas para...