Tecnociencia_Deporte_Sociedad_Vol3

Tecnociencia, Deporte y Sociedad: ¿victorias de laboratorio? | 35
EL COMPORTAMIENTO INESPERADO
DEL NANOMUNDO
Para tener una percepción adecuada del impacto de la nanociencia
y la nanotecnología en el deporte de alta competencia
es indispensable comprender algunos elementos
esenciales acerca del comportamiento de los sistemas en
la escala de tamaño de un nanómetro y, sobre todo, entender
por qué las propiedades de la materia pueden llegar a
depender crucialmente del tamaño de la muestra.
Es en cierto modo reconfortante para nuestra comprensión
de la naturaleza que la física cuántica, creada en la primera
mitad del siglo XX, es perfectamente adecuada para entender
las propiedades de la materia en un rango inmenso de
tamaños, desde un átomo individual pasando por moléculas
y agregados moleculares hasta llegar a sólidos.
El prefijo nano se deriva de la palabra griega ‘văνος’, la cual literalmente
significa enano. Usado en conjunto con una unidad
de medida, el prefijo denota un factor de 10-9 o 0.000000001.
Es decir, un nanómetro es un milmillonésimo de metro. En
este contexto el uso de este prefijo, adoptado oficialmente en
1960, no es muy distinto de los prefijos kilo (103), mili (10-3) o
micro (10-6), que aplicados a un metro lo transforman en un
kilómetro, un milímetro o un micrómetro, respectivamente.
Un nanómetro es una unidad adecuada para las longitudes
de conjuntos de átomos o moléculas que varían en número
desde unos pocos átomos hasta miles de ellos.
Para poner en una perspectiva más familiar el concepto conviene
tener en mente que una dimensión atómica característica
es del orden de un décimo de nanómetro, mientras que
una célula humana es del orden de una micra, es decir mil
veces más grande que un nanómetro; así mismo, un cabello
humano tiene alrededor de 100.000 nanómetros de espesor.
El mismo prefijo se puede emplear con cualquier otra magnitud
física, como por ejemplo un nanogramo o un nanoamperio,
para designar unidades muy pequeñas de masa y
corriente eléctrica.
La nanociencia y la nanotecnología discurren pues en la
escala del nanómetro, y se refieren, respectivamente, a la
comprensión fundamental y a la manipulación controlada
de conjuntos pequeños de átomos y moléculas, e inclusive
de átomos y moléculas individuales.
Quizás venga como una sorpresa que buena parte de la
química y la biología molecular ocurren en las mismas
escalas espaciales; pero lo que ha dado a la nanociencia y
la nanotecnología sus características particulares es la posibilidad,
en una escala sin precedentes, de manipular las
propiedades químicas y físicas de la materia controlando
directamente el ensamblaje de átomos y moléculas.
Esto ha sido enormemente facilitado por dos avances experimentales
fundamentales:
• El desarrollo de sondas nanoscópicas, como el microscopio
de efecto túnel (STM), y su pariente cercano
el microscopio de fuerza atómica (AFM), que
permitieron la primera manipulación de átomos individuales
sobre superficies y la exploración in situ
de fuerzas intermoleculares.
• El desarrollo de técnicas de ensamblaje macromolecular
y nanoscópico, que permitieron elaborar los bloques
estructurales y funcionales para explorar la síntesis
y el diseño químico de los nuevos nanomateriales.
En otro intento por contar con un término que se refiera a
las escalas intermedias entre lo microscópico (atómico) y lo
macroscópico, en la escala del milímetro se suele hablar de
sistemas mesoscópicos, como sinónimo de nanosistemas.
El punto crucial, más allá de las distintas denominaciones,
es que las propiedades de la materia en escala nanoscópica
son fuertemente dependientes del tamaño, e inclusive
de la forma del nanoobjeto. Esto último es particularmente
sorprendente porque la idea de que las propiedades de
una sustancia, digamos como el azúcar, dependan de si
una porción de la misma es de forma cúbica o esférica, es
completamente ajena a nuestra experiencia, a pesar de que
poseemos la clara intuición de que la forma de un objeto es
determinante para el ensamblaje con otro objeto, como en
la construcción o la ingeniería, por ejemplo. En la nanoescala,
tanto la forma como el tamaño son importantes.