nanotecnologÍa aplicada a la mecÁnica
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NANOTECNOLOGÍA APLICADA A LA MECÁNICA
T H U R S D A Y , N O V E M B E R 3 0 , 2 0 0 6
NANOTECNOLOGÍA: ACTUALIDAD Y FUTURO NANOTECNOLOGÍA
La palabra nanotecnología es extensa y ámplia para dar una
definición certera,con lo que respecta a mi parecer podría decir
lo siguiente:que es la ciencia que abarca el terreno de las
medidas extremadamente pequeñas en nanoescala, imaginense
la milésima parte de un mm. una ciencia que sin duda es
increible.A estas dimensiones se trabajan y manipulan las
estructuras moleculares y sus átomos.En
síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y
máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas.en
el presente trabajo veremos la posibilidad de generar energia
para un nanobot atravéz del trabajo mecánico de los
nanoengranajes.
El prefjio "nano" hace referencia a la
milésima parte de una micra, que es la
milésima parte de un milímetro. El espesor de
un pelo humano es de unas 60 a 120 micras.
La nanotecnología puede definirse como el
estudio, diseño, creación, síntesis,
manipulación y aplicación de materiales,
aparatos y sistemas funcionales a través del
control de la materia a nanoescala, y la
explotación de fenómenos y propiedades de la
materia a nanoescala. El control a nanoescala
supone la habilidad de fabricar productos y
construir máquinas con precisión atómica.
Fabricar a escala "nano" significa poder
acceder y manipular las estructuras
moleculares y sus átomos. De esta forma, la
nanotecnología aborda directamente la
posibilidad de diseñar materiales y máquinas a
partir del r eordenamiento de átomos y
moléculas.
Las propiedades de los materiales dependen
de cómo están ordenados los átomos que los
constituyen. Según se configuren los átomos
de carbono podemos tener carbón o diamante.
Además, cuando se manipula la materia a la
escala de átomos y moléculas se ponen de
manifiesto fenómenos y propiedades
totalmente nuevas. Los efectos cuánticos
cobran especial relevancia. Piezas de un
material de tamaño nanométrico pueden
presentar propiedades completamente
diferentes a las de mayor tamaño. Por
ejemplo, si partiendo de una lámina de
aluminio extraemos pequeños pedacitos, éstos
seguirán comportándose como el aluminio
aunque sean muy pequeños, de tamaño de
milímetros. No obstante, las piezas de
aluminio del orden de nanómetros presentan
propiedades completamente diferentes: son
muy inestables y explotan con facilidad.
Por lo tanto, la nanotecnología puede conducir
a la fabricación de nuevos materiales, aparatos
y sistemas con propiedades únicas que no
pueden obtenerse con las tecnologías actuales
de procesado de materiales y fabricación. Se
ha comparado la revolución nanotecnológica
de cómo los chips de los ordenadores se han
ido fabricando cada vez más pequeños. No
obstante, en la actualidad, una disminución
mayor de los dispositivos supone su
fabricación a escala nanométrica, y a esta
escala, su comportamiento deja de ser el
habitual. No es, pues, plausible continuar
simplemente reduciendo el tamaño:
obtendríamos a lo más un dispositivo
diminuto que no funcionaría. Es preciso
buscar otras vías, otras opciones. Se plantea
como posibilidad el desarrollo de la
electrónica molecular, que consiste en el uso
de moléculas individuales o pequeñas
agrupaciones de éstas (nanoestructuras
moleculares) tanto para almacenamiento de
información como para computación.
La nanobiotecnología combina la ingeniería a
nanoescala con la biología para manipular
sistemas vivos o para fabricar materiales de
inspiración biológica a nivel molecular. El
objetivo radica en preparar mejores medicinas,
sensores de diagnóstico más especializados,
mejores materiales para implantes quirúrgicos.
Se conciben pequeños instrumentos,
nanomáquinas, capaces de viajar disueltos en
sangre en el interior del cuerpo humano y
acceder a las células individuales para
diagnosticar su estado y facilitar su
tratamiento.
POSTED BY JOSEPARDO AT 1:58 PM 0 COMMENTS
NANOENGRANAJES
INTRODUCCIÓN:
Ante tanto avance de la nanotecnologia en el campo de crear
nanobot ,nanomáquinas,etc. surge la necesidad de poder
proporcionarles de energía,para su funcionamiento esto en el
nivel
nanomecánico,es ahi que se ve una posibilidad de la utilización
espontánea
de los llamados nanoengranajes,estos namomateriales
provienen de los nanotubos de carbón,unos hilos
monomoleculares cien veces más resistentes y seis veces más
ligeros que el acero y al agregarles unos rodamientos
moleculares se forma el llamado nanoengranaje,estos producen
transmisión de movimiento,asi generar energía mecánica en los
diferentes procesos que requiera una nanomáquina o un
nanobot .
Para saber más acerca de los nanotubos:
http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/diccionario/nanot
ubos.htm
http://www.oviedo.es/personales/carbon/nanotubos/nanotubos.htm
http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanotubos.html
Para empezar a analizar sobre los nanoengranajes
haremos un estudio sobre los nanomateriales ,a los
nanotubos que son el elemento principal del
nanoengranaje que a continuación estudiaremos
en el presente trabajo.
NANOMATERIALES Y NANODISPOSITIVOS
Dentro del concepto de fabricación "bottomup",
en nanotecnología se espera construir
nanomáquinas, o materiales macroscópicos
nanoestructurados partiendo de unidades o
nano-objetos nanométricos. Hoy día se está
dedicando una gran atención al estudio y
fabricación de tales nano-objetos y a su
comercialización. Los nano-objetos pueden
ser moléculas individuales o nanopartículas.
Un nano-objeto individual, o un pequeño
grupo de nano-objetos, puede implementarse
como nanodispositivo. Ejemplos típicos de
nanodispositivos son los nanosensores, que
pueden proporcionar información acerca del
entorno en el que están ubicados, y son
particularmente útiles en ámbitos como la
medicina, el control medioambiental o la
automatización. Se han propuesto sensores
ultra sensitivos capaces de detectar las
alteraciones genéticas causantes de una
enfermedad. Se conciben nanopartículas
sensoras capaces de penetrar en células
cancerígenas y liberar enzimas que inicien su
"apoptosis" o secuencia auto-destructiva.
Una nanopartícula se define como una
pequeña porción de material de dimensiones
menores de 100 nm. Las propiedades de las
nanopartículas dependen tanto de su
composición química como de su tamaño.
Casi cualquier material puede fabricarse en
forma de nanopartículas, incluyendo el
carbón, metales, polímeros, silicio, etc.
Las moléculas orgánicas constituyen una clase
especial de nanopartículas. Por ejemplo, la
molécula de Carbono 60, denominada
"buckyball" o fullereno
(buckminsterfullereno) descubierta en 1985
por Robert F. Curl Jr., Harold W. Kroto y
Richard E. Smalley (que recibieron por ello el
premio Nóbel de Química en 1996) tiene un
papel relevante en nanotecnología por
múltiples aplicaciones: puede actuar como
cápsula flexible y resistente, presenta
propiedades superconductoras, ofrece una
elevada estabilidad térmica, etc. El nombre de
Buckminsterfullereno hace referencia al
arquitecto norteamericano Richard
Buckminster Fuller (1895-1983) diseñador de
los "domos geodésicos" o cúpulas esféricas de
cristal fabricadas en base a láminas de vidrio
en forma pentagonal y hexagonal unidas por
sus lados. La molécula está constituida por 60
átomos de Carbono dispuestos en hexágonos y
pentágonos que adoptan la forma de una
pelota de fútbol de 1 nm de diámetro.
NANOTUBOS
(material del que está compuesto el nanongranaje)
Los nanotubos
se componen de una o varias láminas de
grafito u otro material enrolladas sobre sí
mismas, con un diámetro de unos nanómetros.
Existen nanotubos monocapa (un sólo tubo) y
multicapa (varios tubos metidos uno dentro de
otro, al estilo de las famosas muñecas rusas).
Los nanotubos de carbono son las fibras más
fuertes que se conocen. Un solo nanotubo
perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que
el acero por unidad de peso. Además, poseen
propiedades eléctricas muy interesantes. Una
capa de grafito es un semi-metal. Cuando se
enrolla una capa de grafito en un nanotubo,
los átomos de carbono se alinean alrededor de
la circunferencia del tubo, y las funciones de
onda mecanocuánticas de los electrones deben
también ajustarse geométricamente. Este
ajuste restringe las clases de función de onda
que pueden tener los electrones, lo que a su
vez afecta a su movilidad. Dependiendo de la
forma exacta en la que se enrolla, el nanotubo
puede ser un semiconductor o un metal.
Enrollado con la geometría adecuada, un
nanotubo de carbono puede conducir la
corriente eléctrica con una resistencia dos
órdenes de magnitud menor que la de los
cables de cobre.
nanotubo de carbono. En estado natural el carbono aparece
como grafito —el blando y negro material usado habitualmente
en la mina de los lápices— y como diamante. La única diferencia
entre los dos es la organización de los átomos de carbono.
Cuando los científicos colocan los mismos átomos de carbono en
un modelo de "red metálica" y los enrollan en minúsculos tubos
de tan sólo 10 átomos de diámetro, los "nanotubos" resultantes
adquieren algunas características extraordinarias.
Los nanotubos:
-tienen 100 veces la resistencia del acero, pero sólo 1/6 de su
peso;
-son 40 veces más fuertes que las fibras de grafito;
-conducen la electricidad mejor que el cobre;
-pueden ser conductores o semiconductores (como los
microprocesadores del computador), dependiendo de la
colocación de los átomos; y son excelentes conductores de
calor.
¿QUÉ SON NANOENGRANAJES?
Con los nano-objetos es posible fabricar
materiales compuestos, incorporando
nanopartículas o nanofibras como refuerzo,
es el caso de los denominados NANOENGRANAJES,
el primer paso hacia la
construcción de dispositivos o artefactos mecánicos funcionales
de nanotamaño más elaborados y quizás de sistemas para
explotar la energía.Ajustando una molécula rotatoria a algo
sólido, consiguen un sistema giratorio más cercano para
convertirse en nanomáquinas útiles.
Los NANOENGRANAJES son el resultado de un ensamblaje
especial de átomos de carbono. Los nanotubos son uno de los
materiales más resistentes y ligeros que se conocen. Son seis
veces más ligeros y cien veces más resistentes que el acero.
Tienen un diámetro de pocos nanómetros y una longitud de
bastantes micrómetros y tambien son útiles como
nanopartículas para reducir la fricción,y como barras de
transmisión y engranajes en nanomáquinas
También pueden ser utilizados en
nanodispositivos.
Hoy en día se elaboran proyectos con ayuda de los
nanoengranajes,es el caso de los Nanomachnes
(nanomáquinas).
Para predecir el funcionamiento decomponentes de la máquina
del nanoscale. Nanostructures del carbón,por ejemplo
fullerenes, los diamondiods, y los nanotubes, tienen
considerado como materiales de promesa para la realizaciónde
nanomachines: rodamientos de bolas del nanotubo del
fullerene ,los cojinetes de la aguja del nanotubo , nanotube
engranan , nanotubelos taladros , nanotube viajan en
automóvil , nanotubo osciladores , pipetas del nanotubo ,
inyectores del nanotubo.
Los nanoengranajes estan compuestos por la columna hecha de
los nanotubos y los dientes que son rodamientos adheridos a
esta,Asi con la ayuda de los nanoengranajes se puede transmitir
torción,moviento,momentos, como en la actualidad se ve con los
engranajes que proporcionan gran cantidad de energía
mecánica con otras piezas que trabajan en conjunto,hoy en día
se construyen namomáquinas.
ver:http://www.npn.jst.go.jp/
POSTED BY JOSEPARDO AT 1:57 PM 0 COMMENTS
¿De qué esta compuesto el nanoengranaje?
Composición de los nanoengranajes:
Estas nanoestructuras estan completamente construidas de
atomos de Carbon. Los diferentes colores en la estructura son
usados unicamente para clarificar la simulacion de la dinamica
molcular. Estas estructuras fueron construidas en dos partes,
primero el engranaje y luego la columna. Esta estructura fue
contruida en el centro Naval de investigacion de los Estados
Unidos, utilizando reglas estandares para formas superficies
cerradas. El calculo utilizado fue : numero_pentagonos -
numero_heptagonos - 2*numero_octagonos = 12 Para producir
este engranaje se usaron cuatro pentagonos en la punta un
diente y un octagono entre la esquina adyacente y la del
pentagono. Este posicionamiento de los pologonos nos da 24
pentagonos y 6 octagonos quew si los ponemos en la ecuacion
dada nos daria: 24 - 2*6 = 12 Satisfaciendo la regla para generar
una superficie cerrada. Al lado de estos engranajes se ponen las
columnas apropiadas. En este caso una parte de un cilindro
hecho con grafito. Para unir estas columnas al engranaje se
requiere de un cilindro de forma simetrica al engranaje.
POSTED BY JOSEPARDO AT 1:53 PM 0 COMMENTS
T U E S D A Y , N O V E M B E R 2 8 , 2 0 0 6
¿Para qué sirven los nanoengranajes?
Los nanoengranajes tienen múltiples aplicaciones,una de ellas
en los denominados Los nanomotores ,el primer paso hacia la
construcción de dispositivos o artefactos mecánicos funcionales
de nanotamaño más elaborados y quizás de sistemas para
explotar la energía.Ajustando una molécula rotatoria a algo
sólido, consiguen un sistema giratorio más cercano para
convertirse en nanomáquinas útiles.
El trabajo mecánico generado permite que estos motores se
muevan por la acción de los nanoengranes que simultáneamente
o secuencialmente realizan una tarea o una serie de tareas.
Estos engranajes en miniaatura cumplen con idénticas
similitudes con los engranajes de la vida diaria,como el poder
transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al
embonado gradual que poseen.
“El tamaño del nanoengranaje es al menos 10.000 veces inferior
al de cada motor, pero para hacerlo girar es necesaria una
acción colectiva de varias moléculas motor, algo que recuerda al
trabajo combinado de muchas moléculas de los motores de
proteínas en nuestros músculos.
Un motor mecánico hace girar objetos con un tamaño 10.000
veces superior al suyo.
La realización de nanorobots:
http://nanometro.galeon.com/nanoinformatica.htm
ver :
http://scholar.google.com/scholar?q=nanomotor%20carbon
%20nanotube&hl=en&hs=lfN&lr=&client=firefox-
a&rls=org.mozilla:en-US:official&oi=scholart
Las propiedades dinámicas de ciertas colocaciones atómicas
abren el camino a la concepción de nanomotores, nanobombas,
nanopropulsores, que representarían enormes ventajas en
términos de desarrollo sostenible y de ahorro energético.
Un investigador mensiona acerca de un proyecto con los
motores de nanotubos de carbón:
Investigamos los diagramas esquemáticos del motor del
nanoscale integrados por un oscilador del nanotube del carbón,
un motor, un canal, un inyector, un etc. Para el gas hidráulico
conducido el motor del nanotube del carbón, las creaciones del
esfuerzo de torsión era la fricción entre la superficie del
nanotube del carbón y los gases hidráulicos. La densidad y el
caudal del trabajo proveen de gas o el líquido es muy
importante para el motor del nanotube del carbón. Cuando los
nanotubes del carbón de la multi-pared con las barreras muy
bajas de la energía que rotan se utilizan para los motores del
nanotube del carbón, los motores conducidos gas hidráulico del
nanotube del carbón se pueden funcionar y controlar con
eficacia por los índices de corriente del gas. Las variaciones del
flujo eran iguales que las variaciones del oscilador del nanotube
del carbón. Aunque el oscilador del nanotube del carbón vibró
continuamente, puesto que la velocidad angular del motor fue
saturada en un valor constante, la velocidad del motor del
nanoscale se podría controlar por la frecuencia del oscilador del
nanotube del carbón debajo de la velocidad máxima.
CONCLUSIÓN:
En el mañana existirá la necesidad de crear energía para poder
desplazar a los nanorobots que se construirán para ello surge
una alternativa como es el caso de poder crear energía
mecánica apartir de los nanoengranajes que son nanocreaciones
a partir de los nanotubos(Los nanotubos son uno de los
materiales más resistentes y ligeros que se conocen. Son seis
veces más ligeros y cien veces más resistentes que el acero.),asi
aprovechando estas propiedades de los nanotubos se
construyen a los nanoengranajes cuya finalidad es funcionar
como barras de transmisión y engranajes en nanomotores.
Tambien está la posibilidad de crear
nanomoteres,nanomáquinas con la aplicación de los
nanoengranajes.
Un nanomotor es un dispositivo de apenas unas decenas o
cientos de nanometros de tamaño capaz de convertir energia en
movimiento y/o fuerzas del orden de los piconewtons. Este tipo
de dispositivos es y sera muy importante en el desarrollo de la
nanotecnologia; los nanomotores seran tan indispensables para
los nanorobots como lo son hoy en dia los servos para los robots
macroscópico.
Apreciación personal:
la utilización de la nanotecnología en el campo de la mecánica de
producción nos llevará a una era de avances inimaginables, pues esta
carrera con ayuda de los nanoengranajes ,antes mensionsdos y su
aplicación en nanomáquinas por ejemplo :un torno en nanoescala que
podría fabricar através de nanocortes,nanodesvastes a otro
nanomaterial,o imagínese el poder crear nanobots programados para
una determinada función,como autorepararse,autoregenerase,etc
Existe una nueva frontera que impactará cada faceta de la sociedad,
desde la medicina hasta el entorno conocido. Como visionarios y
científicos, es hora de hacer una cambio de mentalidad,en todo las
univesidades e institutos del país principalmente en la institución,quizá
sea irreal,utópico mi punto de vista por q para entrar en el mundo de la
nanotecnología se tendría que crear instituciones de investigación y
podria ser por que no, el primer instituto nacional JOSE PARDO,esto sin
el finaciamiento económico del estado o entidades particulares no se
llevaría a cabo,por que la nonotecnología es ilimitado en cuanto a gastos
se trata,Aventurese por un momento explorar las increíbles e
inimaginables nuevas tecnologías que comienzan en el diminuto mundo
y que nos conducen a cosas que hacemos y usamos todos los días.
Los equipos descubrirán los secretos de las cosas de todos los días
através de este campo de investigación innovador, donde nanotubos de
carbón, "buckyballs", motores de tamaño molecular y puntos cuánticos
serán considerados parte de nuestra conversación diaria. Es seguro que
nos suena a ciencia ficción, pero el futuro ha llegado!
Imagina un cable tan delgado como un montadiente que pueda levantar
un automóvil del piso...Imagina ropa que jamás se ensuciará...Imagina
un mundo donde la gravedad no intereseImagina una flota de células
programadas que pueden encontrar y matar las células cancerígenas,
dejando solamente las células sanas...Imagina yendo al espacio en un
elevador hecho de tubos muy delgados...
¿Qué es lo que tienen todas esas cosas en común? .. Nanotecnologías!
¿Futurista? Sin duda. ¿Posible? Quizás. faltan probablemente décadas
para tecnologías semejantes, y que la tecnología del futuro será
probablemente muy diferente de como la imaginamos actualmente. De
todas formas, creo que es importante que se empiece a pensar ahora en
lo que la nanotecnología podría hacer posible dentro de muchos años.
Considerando que la vida misma es, en cierto sentido, el máximo
ejemplo de nanotecnología, las posibilidades son verdaderamente
apasionantes.
POSTED BY JOSEPARDO AT 7:05 AM 0 COMMENTS