viernes, 23 de octubre de 2009

Microscopio Titán y nanociencia

microscopio Titánaberración esférica

"La instalación del microscopio electrónico Titán, considerado el más avanzado del mundo y que hoy ha llegado a la Universidad de Zaragoza, sitúa a Aragón en la vanguardia de la investigación en Nanociencia en el mundo. Es el primer equipo de estas características instalado en España, y en todo el arco mediterráneo, lo que supone un salto cualitativo en su capacidad investigadora y le proporcionará un nivel de excelencia en el ámbito internacional."
UNIZAR Aragón 02.10.2009 19:30

¡Bien! ¿Pero qué es todo esto? ¿microscopio electrónico Titán? ¿nanociencia?
Veamos.
Microscopio electrónico Titán: gracias a los más recientes avances tecnológicos en el campo de la microscopía electrónica de transmisión (TEM) ha sido posible la creación de una nueva generación de microscopios electrónicos de transmisión de ultra alta resolución (UHRTEM) como el Titán, equipado con los llamados correctores de aberración esférica lo que permite observar la estructura microscópica de la materia por debajo de la escala de 1 angstrom (diez veces más pequeño que un nanometro, mil millonésima parte del metro), que es el tamaño típico de los átomos.
(Titan electron microscope: thanks to the latest technological advances in the field of transmission electron microscopy (TEM) has been possible to create a new generation of transmission electron microscope ultra-high resolution (UHRTEM) as the Titan, equipped with called spherical aberration correctors which allows to observe the microscopic structure of matter below the scale of 1 angstrom (ten times smaller than a nanometer, which is a billionth of a meter), which is the actual size of atoms.)

Posee una sensibilidad tan alta que incluso la respiración cerca del aparato puede afectar los resultados, por lo que ha sido instalado en un lugar perfectamente aislado, tanto de vibraciones como de sonidos e incluso de cambios de temperatura.
(Its sensitivity is so high that even breathing close to the device can affect the results, so it has to be installed in a perfectly isolated, both from sound vibrations and even temperature changes.)

Se espera que el Titán sirva para estudiar proteínas y materiales para suministro de fármacos para combatir tumores de manera más precisa. Y también para crear materiales más ligeros y resistentes e instrumentos de almacenamiento de memoria con mayor densidad.
(Titan is expected to serve to study proteins and drug-delivery materials to fight tumours more precisely. And also to create lighter and stronger materials and instruments with greater memory storage density.)

Nanociencia:
* 1 nanometro = 0,000000001 metros.
* 1 milímetro = 1.000.000 nanometros.
A escala más asequible pensemos que se trata de la millonésima parte de un cabello humano.
(At a more understandable scale, this is one millionth of a human hair.)

aluminium cansaluminio Ejemplo de resolución del Titán (FOTO: Universidad McMasters)

Por lo tanto la nanociencia es aquella que se ocupa del estudio de los objetos cuyo tamaño es desde cientos a décimas de nanometros.

La nanociencia aparece en la década de los 80 con Kim Eric Drexler y sus aportaciones a la “nanotecnología molecular”, esto es, la construcción de nanomáquinas hechas de átomos y que serían capaces de construir ellas mismas otros componentes moleculares.
(Therefore nanoscience is one that deals with the study of objects whose size is from hundreds to tens of nanometers. Nanoscience appears in the 80s with Kim Eric Drexler and his contributions to "molecular nanotechnology", i.e. the construction of nanomachines made of atoms and able to build other molecular components themselves.)

Siendo una ciencia que acaba apenas de nacer, todavía estamos en el campo de la especulación en que nos prometen una mejora de nuestra calidad de vida a medio plazo. Según el Instituto de Nanotecnología de Aragón (INA) estas son algunas de las aplicaciones más llamativas que ya se vislumbran, (copio) :
(Being a science that has only just been born, we are still in the realm of speculation that promises us improve our quality of life in the medium term.
According to the Institute of Nanotechnology of Aragon here are some of the most striking applications that are looming, I quote :)


Una nueva generación de ordenadores.
Nos hemos acostumbrado a que se cumpla la Ley de Moore, que dice que la capacidad de nuestros ordenadores se dobla cada 18 meses. Pero, utilizando la tecnología convencional, este desarrollo tiene límites que ya están a la vista, y que detendrán el progreso, hasta ahora ininterrumpido en este campo. La Nanociencia nos permitirá abordar las siguientes generaciones, con dispositivos de almacenamiento de escala nanométrica, y nuevos métodos de cálculo (ordenadores cuánticos).
(A new generation of computers. We have got used to the fulfillment of Moore's Law, which says that the ability of our computers doubles every 18 months. But, using conventional technology, this development has limits that are already in sight, and that will stop the progress so far in this field uninterrupted. Nanoscience will allow us to face the following generations, with storage devices of nanometer scale, and new methods of calculation: quantum computers).

Nuevos métodos de diagnóstico.
Ya se vislumbra la posibilidad de la "video píldora", una "pastilla" cargada de nanocircuitos electrónicos y sensores, que según los casos ingeriremos o nos será inyectada, y que se desplazará por nuestro cuerpo detectando posibles anomalías, crecimientos malignos, realizando análisis puntuales...
(New methods of diagnosis. We already see the possibility of "video pill", a "pill" loaded with electronics and sensors nanocircuits, which depending on the case we will ingest or be injected with, and they will move through our body detecting abnormalities, malignant growths, making timely analysis ...)

Miniaturización de los dispositivos de cirugía.
De la misma manera será posible una cirugía mínimamente invasiva, con microsistemas que, manejados desde el exterior, se desplazarán hasta el punto decisivo para realizar operaciones concretas como calentar para cauterizar, reparar heridas internas, suministrar fármacos, etc.
(Miniaturization of devices for surgery. Similarly a minimally invasive surgery will be possible, with microsystems that, operated from the outside, will move to the decisive point to perform specific operations such as heating to burn, repairing internal wounds, deliver drugs, etc.)

Aire más limpio.
Hoy en día ya disponemos de dispositivos nanoestructurados capaces de reconocer moléculas individuales y distinguir unas de otras. Podremos en poco tiempo construir verdaderos filtros moleculares y utilizarlos para la eliminación de contaminantes o de productos altamente tóxicos.
(Cleaner air. Today we already have nanostructured devices which can recognize and distinguish individual molecules from each other. We can quickly build and use real molecular filters to remove pollutants or highly toxic products.)

Materiales con propiedades soñadas:
Los nanotubos de carbono que hoy se sintetizan poseen una dureza inusitada, y pueden conducir la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre.
(Materials with extraordinary properties. Carbon nanotubes synthesized now have an unusual hardness, and can conduct electrical current hundreds of times more efficiently than traditional copper wires.)

Nuevos procesos de fabricación de contaminación cero.
Al poder manipular la materia átomo a átomo en teoría se podrá evitar todo desperdicio, el reciclado será completo, no habrá subproductos indeseados.
(New manufacturing processes zero pollution. Being able to manipulate matter atom by atom in theory we will be able to avoid waste, recycling will be complete; there will be no unwanted byproducts.)

Y muchos otros: sistemas de magneto resistencia gigante para almacenar eficazmente la información, dispositivos nanoelectrónicos, nanomotores, catalizadores nanoestructurados, biosensores, cementos, pinturas especiales, cosméticos, sistemas para purificación de agua...
(And many others: giant magnetoresistance systems to store information efficiently, nanoelectronic devices, nanomotors, nanostructured catalysts, biosensors, cements, special paints, cosmetics, water purification systems ...)
nano objectsEste tipo de tecnología ya está siendo utilizada para una gran variedad de aplicaciones y más de 600 productos de consumo con nanotecnología incorporada en el mercado.

Los nanotubos de carbono se utilizan para hacer los cuadros de bicicleta y las raquetas más ligeros y más resistentes. La nanopartículas de dióxido de titanio y óxido de zinc se utilizan en muchos protectores solares, para proteger la piel de la radiación de los rayos ultravioleta sin dejar una capa pastosa blanca. Nuevos recipientes de Tupperware contienen nanopartículas de plata por su cualidad antimicrobiana, para impedir que la comida que se guarde en ellos se estropee. Ropa que es tratada con capas de nanopartículas que las hacen inmunes a las manchas. Y los microchips con componentes a nanoescala ya son corrientes en la electrónica actual, desde ordenadores a lectores de mp3, cámaras digitales y consolas de videojuego.
(This sort of nanotechnology is currently being used for a wide variety of applications, and more than six hundred nanotechnology-enabled consumer products are on the market. Carbon nanotubes are used to make bicycle frames and tennis rackets lighter and stronger. Nano-sized particles of titanium dioxide and zinc oxide are used in many sunscreens, to block UV radiation more effectively without making your skin look pasty white. New tupperware features nanoscale silver that are antimicrobial, to prevent food stored in them from going bad. Clothes are treated with nano-engineered coatings that make them stain-proof. And computer chips using nanoscale components are ubiquitous in consumer electronics, from computers to mp3 players, digital cameras to video game console.)

Uno de los elementos más comunes es el uso de las nanopartículas de plata en los productos de consumo. La plata es intrínsecamente anti-microbiana y se ha utilizado para controlar las bacterias desde la Antigüedad. Al incorporar nanopartículas de plata a los tejidos, a los plásticos y a los objetos de uso doméstico, los fabricantes pueden utilizar una pequeña cantidad de plata para matar las bacterias sin que ello afecte las propiedades de los productos.
(One of the most common instances is the use silver nanoparticles in consumer products. Silver is inherently anti-microbial and has been used to control bacteria since ancient times. By incorporating nanoscale silver into textiles, plastics, and household appliances, manufacturers can make materials that use a small amount of silver to kill bacteria without affecting other properties of the products.)

Sin embargo también existe la preocupación de que el uso cada vez mayor de la plata pueda suponer un riesgo medioambiental o llevar al desarrollo de bacterias inmunes a la propiedad antibacteriana de la plata.
(However, there is concern that increased use of silver in this manner may pose an environmental risk or lead to the development of silver-antibiotic-resistant bacteria.)

Pudiera ser que el tamaño ínfimo de las nanopartículas les permitiera llegar a lugares que partículas convencionales no podrían alcanzar por lo que es importante que se sigan desarrollando investigaciones que permitan discriminar los posibles riesgos del uso de estos descubrimientos.
(Nanoparticles'small size might allow them to reach places that conventional particles could not reach so it is important to continue developing research to discriminate the possible risks of using these findings.)

Como siempre, los beneficios de los adelantos de la ciencia van parejos a sus inconvenientes y será cuestión de sopesar ambos. Como siempre.
(As always, the benefits of advances in science go together with their disadvantages and we have to weigh both. As always.)

Si quieres estar al tanto de los último avances te interesará Nanotecnológica.


 
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