Cuando se oye la palabra nanociencia o nanotecnología, a muchos les viene a la cabeza los laboratorios secretos de un científico loco controlados por los gobiernos en los que se desarrollan robots muy, pero que muy pequeños para inyectárnoslos en la sangre cuando vamos a vacunarnos para así controlarnos desde dentro. Es decir la miniaturización de estructuras macroscópicas hasta niveles insospechados.

La nanociencia investiga las propiedades físicas, químicas o biológicas de estructuras a nivel atómico, molecular o macrocomolecular, o lo que es lo mismo, las estructuras que tienen un tamaño de entre 1 y 100 nanómetros. Un nanómetro equivale a 10^-9 m o 0,000000001 m.

El estudio de la nanociencia y el desarrollo de nanotecnología lleva asociadas muchas ventajas para nosotros como por ejemplo el uso de desarrollo medicamentos encapsulados en moléculas que liberen su componente activo solamente donde se necesita, evitando así un efecto indeseado. Esto es así en el caso del tratamiento de pacientes con cáncer, ya que se podría hacer llegar el tratamiento sólo a las zonas afectadas por el tumor en lugar de depositar su efecto sobre todos los tejidos. Otro ejemplo es el estudio de materiales cuyas propiedades conductoras de la electricidad sean mucho mejores o incluso conseguir nuevos métodos para transmitir información a través de materiales en las que al menos una de sus dimensiones está en dentro de la escala nanométrica.

Quizá el ejemplo más famoso de un material desarrollado a partir de la nanociencia sea el grafeno. De hecho, Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron en 2010 el premio Nobel de Física por sus experimentos con el grafeno.

Representación artística del grafeno (Fuente: Wikimedia Commons)

A la hora de obtener materiales a nivel nanométrico una de las principales bazas es el uso de técnicas propias de la ciencia química, ya que se pueden utilizar las propiedades que tienen los átomos y las moléculas para unirse por si solas para crear dichas estructuras nanométricas.

Pero la pregunta que surge aquí es si el hecho de miniaturizar estructuras macroscópicas hasta llegar a escalas nanométricas se puede considerar como nanociencia o nanotecnología. La respuesta es no. De hecho, no todo es nanociencia y existen seis principios o preceptos sobre lo que es esta rama emergente de la ciencia.

Primer precepto: Construir de manera ascendente

Esto implica que miniaturizar, es decir, reducir el tamaño de algo, no es nanociencia. Al contrario, utilizar los ladrillos fundamentales, es decir, átomos y moléculas y, a partir de ahí, utilizar sus propiedades para construir estructuras de tamaño nanométrico que puedan realizar determinadas funciones, sí es nanociencia.

Segundo precepto: Cooperación

Esto no trata de que diversas instituciones cooperen entre si para el desarrollo de nanoestructuras, que también es importante, sino del desarrollo de diferentes nanoestructuras con funcionalidades distintas que cooperen entre si, para dar lugar a nanodispositivos más complejos y con funcionalidades mejoradas.

Tercer precepto: Simplicidad

Lo bueno, si es simple, dos veces bueno (o algo así decía el refrán). Simplificar los problemas a los que los desarrollos nanotecnológicos se enfrentan, de manera que sólo se utilicen las leyes científicas necesarias es indispensable, para evitar complejidades innecesarias.

Cuarto precepto: Originalidad

Volvemos al ejemplo del robot del principio. Se evita desarrollar cosas que ya existen y simplemente reducirlos de tamaño. Lo que se buscan son estructuras diferentes. Reducir la escala tiene muchas más implicaciones que las que podemos creer, como por ejemplo el hecho de que el volumen depende de una longitud al cubo y la superficie de una longitud al cuadrado, haciendo la reducción de escala inviable. Por ello, es necesario ser original en los desarrollos.

Quinto Precepto: Interdisciplinariedad

Antes hemos dicho que la cooperación entre instituciones también es importante, pero lo es aún más la cooperación entre diferentes ramas de la ciencia. Por ello la cooperación entre biólogos, químicos, físicos e, incluso, ingenieros es mucho más que necesaria. En la nanociencia, el hecho de que un investigador sea físico o químico o biólogo puro, no aporta mucho ya que se va a enfrentar con problemas que será incapaz de solucionar si no abre su campo de conocimiento.

Sexto Precepto: Observación de la naturaleza

La naturaleza nos ofrece muchos ejemplos de nanotecnología. Sin ir más lejos, las moléculas que componen nuestros tejidos y órganos, y como están organizadas e interactúan entre si, son el mejor ejemplo de nanotecnología. Si las observamos y las estudiamos, nuestros desarrollos serán mucho más innovadores, eficientes y mejorarán nuestras vidas.

Es complicado encontrar ejemplos en los que se sigan todos estos preceptos simultáneamente, pero para eso está la ciencia y los investigadores, para conseguir desarrollos que sigan estos preceptos utilizando las leyes que nos ha impuesto la naturaleza.

La idea de esta entrada surge de la lectura de uno de los últimos libros que he leído, “El nanomundo en tus manos. Las claves de la nanociencia y la tecnología” de José Ángel Martín-Gago, Carlos Briones, Elena Casero y Pedro A. Serena. Si tenéis interés en aprender más sobre este fantástico (nano)mundo, y tenéis la ocasión, os lo recomiendo.

Esta entrada participa en el XXXVIII Carnaval de la Química alojado en el blog Pero eso es otra historia… de @Ununcuadio

Referencias

The Nobel Prize in Physics 2010″. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 14 Aug 2014.

El nanomundo en tus manos. Las claves de la nanociencia y la tecnología. José Ángel Martín-Gago, Carlos Briones, Elena Casero y Pedro A. Serena. Editorial Planeta S.A. Junio 2014