nanotecnologia(trabajo)
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INTRODUCCIÓN
Piense en la cabeza de un alfiler. Intente imaginar "algo" un millón de veces
más pequeño y que además sea un robot. A esa escala se maneja la
nanociencia o nanotecnología, que permite llegar a lugares donde nunca antes
el ser humano ha llegado.
La forma en que este trabajo sea tomado, se verá marcada por una gran pero
muy simple situación. Debemos tener claro que la nanotecnología no es ciencia
ficción. La información que tiene en sus manos no fue sacada de ningún libro
de Julio Verne, esto ya es realidad en nuestros tiempos, y su avance y
desarrollo están tan presentes como cualquier otra tecnología. De hecho, la
tenemos tan cerca, que la mayoría de la población no se da cuenta. Ni si quiera
sospecha.
Esta ciencia significa una verdadera revolución en la vida del ser humano.
Nada volverá a ser igual. En nuestro afán de ser perfectos, el hombre se
acerca cada vez más a su objetivo y como una gran bola de nieve, esto parece
no tener vuelta atrás.
Científicos de todo el mundo están trabajando –desde hace muchos años- para
seguir desarrollando esta tecnología, y sus frutos ya están entre nosotros.
Repasaremos algunos de los avances que esta ciencia nos está brindando,
veremos lo que se pronostica para el futuro, sus distintas ramas, e
intentaremos analizar desde el punto de vista social, la repentina llegada de la
nanotecnología a nuestras vidas.
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I. GENERALIDADES:
1. ETIMOLOGÍA:
El término “nano” viene del latín nanus, que significa enano.
Científicamente, es una unidad de medida y equivale a una
milmillonésima (10-9) parte. Un nanómetro es igual a 1/1000 micras.
2. LA TÉCNICA:
Construir cosas átomo por átomo. Crear máquinas del tamaño de una
molécula de carbón -o más pequeñas- capaces de construir, átomo a
átomo, todo lo que hoy nos rodea, o lo que deseemos tener en el futuro.
Explicaremos esto, poniendo como ejemplo el controversial tema de la
“manipulación genética” o biotecnología. Ordenando los cromosomas de
la cadena de ADN se pueden obtener individuos con ciertas
características e incluso crear nuevas cualidades para el ser humano.
En la naturaleza, puestos en orden de una manera, los átomos
componen aire, tierra, agua, etc. Con otro diseño, los mismos átomos
formarían unas fabulosas frutillas frescas.
Para llegar ahí, hay que crear maquinas de ensamblaje molecular, que a
su vez crearan otras mayores. Este proceso sigue hasta que las
maquinas de ensamblaje puedan configurar el producto final, utilizando
como única materia prima cantidades amorfas de los átomos necesarios.
3. DEFINICIÓN:
La nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes
para los problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por
la humanidad. Las nanotecnologías prometen beneficios de todo tipo,
desde aplicaciones médicas nuevas o más eficientes a soluciones de
problemas ambientales y muchos otros; sin embargo, el concepto de
nanotecnología aún no es muy conocido en la sociedad.
Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro (10 -9) metros). Para
comprender el potencial de esta tecnología es clave saber que las
propiedades físicas y químicas de la materia cambian a escala
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nanométrica, lo cual se debe a efectos cuánticos. La conductividad
eléctrica, el calor, la resistencia, la elasticidad, la reactividad, entre otras
propiedades, se comporta de manera diferente que en los mismos
elementos a mayor escala.
Aunque en las investigaciones actuales con frecuencia se hace referencia
a la nanotecnología (en forma de motores moleculares, computación
cuántica, etcétera), es discutible que la nanotecnología sea una realidad
hoy en día. Los progresos actuales pueden calificarse más bien de
nanociencia, cuerpo de conocimiento que sienta las bases para el futuro
desarrollo de una tecnología basada en la manipulación detallada de las
estructuras moleculares.
4. HISTORIA:
El ganador del premio Nobel de Física (1965), Richard Feynman fue el
primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la
nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto
Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado En el fondo
hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom).
Otro hombre de esta área fue Eric Drexler quien predijo que la
nanotecnología podría usarse para solucionar muchos de los problemas
de la humanidad, pero también podría generar armas poderosísimas.
Creador del Foresight Institute y autor de libros como Máquinas de la
Creación Engines of Creation muchas de sus predicciones iníciales no se
cumplieron, y sus ideas parecen exageradas en la opinión de otros
expertos, como Richard Smalley.
Pero estos conocimientos fueron más allá ya que con esto se pudo
modificar la estructura de las moléculas como es el caso de los polímeros
o plásticos que hoy en día los encontramos en todos nuestros hogares y
que sin ellos no podríamos vivir. Pero hay que decir que este tipo de
moléculas se les puede considerar “grandes”...
Con todos estos avances el hombre tuvo una gran fascinación por seguir
investigando más acerca de estas moléculas, ya no en el ámbito de
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materiales inertes, sino en la búsqueda de moléculas orgánicas que se
encontrarán en nuestro organismo.
No fue sino hasta principios de la década de los cincuenta cuando
Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick propusieron
que el ADN era la molécula principal que jugaba un papel clave en la
regulación de todos los procesos del organismo y de aquí se tomó la
importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la
vida.
Con todos estos avances han surgido también nuevas ciencias como es
la ingeniería genética que hoy en día todos han oído escuchar acerca de
las repercusiones que puede traer la humanidad como es la clonación o la
mejora de especies. Entre estas ciencias también se encuentra otras no
muy conocidas como es la nanotecnología, a la cual se le puede definir
como aquella que se dedica a la fabricación de la tecnología en miniatura.
La nanotecnología, a diferencia de la ingeniería genética, todavía no esta
en pasos de desarrollo; Se le puede considerar como “una ciencia teórica”
ya que todavía no se le ha llevado a la practica ya que aún no es viable,
pero las repercusiones que acarreara para el futuro son inmensas.
5. CLASIFICACIÓN:
Según las técnicas de aplicación se divide la nanotecnología en dos:
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CLASIFICACIÓN DE LA NANOTECNOLOGÍA
Según la técnica de aplicación
Según en el medio en que se desarrolla
Bottom up Top-down Húmeda Seca
Top-Down: Se trata de diseñar y miniaturizar el tamaño de estructuras
para obtener a Nanoescala sistemas funcionales, algunas de sus
aplicaciones se presentan de forma clara en la producción de
nanoelectronica (miniaturización de sistemas electrónicos a
nanoescala).
Bottom up (nanotecnología molecular): Se centra en la construcción
de estructuras y objetos a partir de sus componentes atómicos y
moleculares; este tipo de nanotecnología es acogida como el enfoque
principal de la nanotecnología ya de que a de permitir que la materia
pueda controlarse de manera extremadamente precisa.
Por otra parte se puede clasificar la nanotecnología según el medio en la
cual se ve aplicada. De esta forma se divide como seca y húmeda.
Nanotecnología Húmeda: Va dirigía al desarrollo de sistemas
biológicos para la manipulación de material genético, membranas,
encimas y componentes celulares, y todo sistema que necesite un
medio acuoso.
Nanotecnología Seca: Va dirigida principalmente al campo de la
electrónica y a todos aquellos elementos cuya funcionalidad se vean
directamente alterados por la exposición a un medio húmedo, como por
ejemplo el magnetismo, dispositivos ópticos y desarrollo de materiales
inorgánicos.
6. IMPORTANCIA:
Hoy instituciones como la NASA y NSF (Nacional Science Foundation)
consideran la nanotecnología como uno de los sectores estratégicos nº 1.
Pronto, asegura un informe de tendencias de la compañía de predicciones
Deloitte, la nanotecnología será la base de toda la industria
manufacturera.
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7. INVERSIÓN:
Algunos países en vías de desarrollo ya destinan importantes recursos a
la investigación en nanotecnología. La nanomedicina es una de las áreas
que más puede contribuir al avance sostenible del Tercer Mundo,
proporcionando nuevos métodos de diagnóstico y cribaje de
enfermedades, mejores sistemas para la administración de fármacos y
herramientas para la monitorización de algunos parámetros biológicos.
Actualmente, alrededor de 40 laboratorios en todo el mundo canalizan
grandes cantidades de dinero para la investigación en nanotecnología.
Unas 300 empresas tienen el término “nano” en su nombre, aunque
todavía hay muy pocos productos en el mercado.
Algunos gigantes del mundo informático como IBM, Hewlett-Packard
(HP), NEC e Intel están invirtiendo millones de dólares al año en el tema.
Los gobiernos del llamado Primer Mundo también se han tomado el tema
muy en serio, con el claro liderazgo del gobierno estadounidense, que
para este año ha destinado 570 millones de dólares a su National
Nanotechnology Initiative.
En España, los científicos hablan de “nanopresupuestos”. Pero el interés
crece, ya que ha habido algunos congresos sobre el tema: en Sevilla, en
la Fundación San Telmo, sobre oportunidades de inversión, y en Madrid,
con una reunión entre responsables de centros de nanotecnología de
Francia, Alemania y Reino Unido en la Universidad Autónoma de Madrid.
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II. DESARROLLO DEL TEMA:
1. NANOTECNOLOGÍA Y RELACIÓN TELEINFORMATICA:
Nuevos avances en nanotecnología pone a tiro a las supercomputadoras
del mañana. Dentro de unos años, las computadoras serán bastante
diferentes de las actuales. Los avances en el campo de la nanotecnología
harán que las computadoras dejen de utilizar el silicio como sistema para
integrar los transistores que la componen y empiecen a manejarse con lo
que se llama mecánica cuántica, lo que hará que utilicen transistores a
escala atómica.
Aproximadamente para el año 2010, el tamaño de los transistores o chips
llegará a límites de integración con la tecnología actual, y ya no se podrán
empaquetar más transistores en un área de silicio, entonces se entrará al
nivel atómico o lo que se conoce como mecánica cuántica.
Las computadoras convencionales trabajan simbolizando datos como
series de unos y ceros –dígitos binarios conocidos como bits. El código
binario resultante es conducido a través de transistores, switches que
pueden encenderse o prenderse para simbolizar un uno o un cero.
Las computadoras cuánticas, sin embargo, utilizan un fenómeno físico
conocido como “superposición”, donde objetos de tamaño infinitesimal
como electrones o átomos pueden existir en dos o más lugares al mismo
tiempo, o girar en direcciones opuestas al mismo tiempo. Esto significa
que las computadoras creadas con procesadores superpuestos puedan
utilizar bits cuánticos –llamados qubits- que pueden existir en los estados
de encendido y apagado simultáneamente.
De esta manera, estas computadoras cuánticas pueden calcular cada
combinación de encendido y apagado al mismo tiempo, lo que las haría
muchísimo más veloces que los actuales procesadores de datos a la hora
de resolver ciertos problemas complejos de cálculos matemáticos. La
investigación de la computación cuántica está ganando terreno
rápidamente en laboratorios de investigación militares, de inteligencia y
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universidades alrededor del planeta. Entre otros, están involucrados
gigantes como AT&T, IBM, Hewlett-Packard, Lucent and Microsoft.
En electrónica, miniaturización es sinónimo de éxito. Reducir el tamaño de
los circuitos integrados implica una respuesta más rápida y un menor
consumo de energía. Y en esta escalada hacia lo extremadamente
pequeño, la nanotecnología se convierte en un aliado imprescindible.
1.1. Informática a Nanoescala:
Hasta ahora nos habíamos habituado a que la Ley de Moore, que
afirma que la capacidad de nuestros ordenadores se dobla cada 18
meses, se cumpliera a rajatabla. Pero la realidad muestra que,
utilizando la tecnología convencional, que utiliza los transistores
como pieza básica, este desarrollo alcanzará pronto sus límites. La
alternativa para que el progreso no se detenga es crear los
dispositivos de almacenamiento a escala molecular, nuevos métodos
de cálculo, interruptores moleculares y cables de tubos de carbono
estirados. En definitiva, lo que se conoce como ordenadores
cuánticos.
El primer paso hacia estos dispositivos se producía a finales de
agosto de 2001, cuando los investigadores de IBM crearon un
circuito capaz de ejecutar cálculos lógicos simples mediante un
nanotubo de carbono autoensamblado. En estos momentos es la
empresa Hewlett-Packard la que se encuentra más cerca de crear
una tecnología capaz de sustituir a los actuales procesadores. Hace
tan solo unos meses daban un paso de gigante al lograr que una
nueva técnica basada en sistemas usados actualmente en
matemáticas, criptografía y telecomunicaciones les permita crear
dispositivos con equipos mil veces más económicos que los
actuales. La compañía promete que habrá chips de sólo 32
nanómetros en el mercado dentro de 8 años.
Tan importante como la velocidad de procesamiento es la
capacidad de almacenamiento. Eso lo sabe bien Nantero, una
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empresa de nanotecnología que trabaja en el desarrollo de la
NRAM. Se trata de un chip de memoria de acceso aleatorio no volátil
y basada en nanotubos. Sus creadores aseguran que podría
reemplazar a las actuales memorias SRAM, DRAM y flash,
convirtiéndose en la memoria universal para teléfonos móviles,
reproductores MP3, cámaras digitales y PDAs.
1.2. Computadoras casi Invisibles:
La nanotecnología será un salto importante en la reducción de los
componentes, y ya hay avances, pero muchos de estos adelantos se
consideran secretos de las empresas que los están desarrollando.
El tamaño de las computadoras del futuro también podría
sorprender, ya que podría ser la quincuagésima parte (cincuenta
veces menor) de una computadora actual de semiconductores que
contuviera similar número de elementos lógicos. La reducción del
tamaño desemboca en dispositivos más veloces; las computadoras
podrán operar a velocidades mil veces mayores que las actuales.
Algunos estudios pronostican que la técnica híbrida, que conjuga
microcircuitos semiconductores y moléculas biológicas, pasará
bastante pronto del dominio de la fantasía científica a las
aplicaciones comerciales. Las pantallas de cristal líquido ofrecen un
espléndido ejemplo del sistema híbrido que ha triunfado. Casi todas
las computadoras portátiles utilizan pantallas de cristal líquido, que
combinan dispositivos semiconductores con moléculas orgánicas
para controlar la intensidad de la imagen en la pantalla. Son varias
las moléculas biológicas que se podrían utilizar con vistas a su
utilización en componentes informáticos.
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2. NANOTECNOLOGÍA Y NANOCOMPONENTES:
La nanotecnología promete chips y conmutadores construidos átomo a
átomo que darán paso a una nueva generación de productos de red más
pequeños, rápidos y baratos.
La nanotecnología podría llevarnos a un mundo automatizado de
arquitecturas autorreparables, chips reconfigurables, redes inalámbricas
basadas en sensores y sobremesas auto cargables bajo el principio de
“pago por uso”. ¿Ciencia-ficción? No para Charles Ostman, miembro del
Institute for Global Futures, quien en la pasada edición de Nanotech
Planet Conference and Expo aseguró que las tecnologías de la
información se hallan en plena transición desde la operación humana de
los sistemas a un escenario formado por nodos orgánicos optimizados.
Cierto que este “nanofuturo”, un tanto esotérico para los profanos, remite
a la imaginería popular que se ha ido formando durante los últimos años
alrededor de “Star Trek”, con unos imprescindibles toques de replicación
genética, pero los profesionales de TI al menos saben que la
nanotecnología, o como poco la investigación científica que lleva a ella, es
muy real. La National Nanotechnology Initiative, puesta en marcha en
1996 por el Gobierno Federal de Estados Unidos, destinará este año 570
millones de dólares en I+D, un 35% más que en 2001. Las actuaciones en
I+D de la Unión Europea en el ámbito de la nanotecnología, se
inscribieron, dentro del pasado IV Programa Marco, en el programa
ESPRIT, y más concretamente en la iniciativa MEL-ARI (MicroElectronics
Advanced Research Initiative) Nanoscale Integrated Circuits.
Actualmente, se enmarcan en V Programa Marco, dentro de IST
(Information Society Tecnologies).
Sobre una base común de fundamentos informáticos, biológicos, químicos
y físicos, se entiende por nanotecnología la manipulación de materiales a
escala atómica, donde un nanómetro representa la milmillonésima parte
de un metro. Su aplicación práctica es muy versátil: los bloques de este
edificio nanométrico pueden ser utilizados tanto para desarrollar un
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conmutador electrónico de tamaño molecular como una versión
miniaturizada de todo el sistema lógico de un ordenador.
La aparición del circuito integrado constituye la primera etapa del proceso
de miniaturización de los elementos de los circuitos electrónicos. Cada
vez es mayor el número de transistores que se pueden introducir en un
microchip; de hecho, en estos momentos las cifras giran alrededor de los
mil millones de transistores por chip. Además, el tamaño del propio chip
sigue disminuyendo. “Dentro de esta clara tendencia hacia la
miniaturización, para poder seguir reduciendo el tamaño es necesario
utilizar estructuras cuánticas; es en este momento cuando aparece la
nanotecnología como solución. Se puede decir que la nanotecnología ha
abierto una nueva etapa en la microelectrónica en la que se siguen
reduciendo los tamaños del chip mediante la utilización en los
componentes de estructuras cuánticas y moléculas. Dentro de la
nanotecnología se ha creado una nueva área conocida como electrónica
molecular, que se basa en la utilización de moléculas con capacidad para
actuar como componentes electrónicos con muy elevadas velocidades de
conmutación.”, afirma Ángeles Grado-Caffaro, analista de TIC y
colaboradora habitual de Comunicaciones World.
2.1. Dentro de cincuenta años:
No es de extrañar, por tanto, que los nanotecnólogos reunidos en la
Nanotech Planet Conference and Expo predijeran que, dentro de
diez años, terabytes de memoria cacheada en un chip llegarán al
mercado de consumo en forma de juegos, juguetes y cámaras,
marcando un paso cualitativo de la electrónica de silicio a la
electrónica molecular. Cuarenta años más, y la visión de los
expertos nos lleva a híbridos electrónico-moleculares que
reemplazarán a las redes conmutadas basadas en silicio, en las que
los procesos realizados hoy por los ordenadores serán la tarea
habitual de dispositivos de baja potencia que cabrán en la palma de
la mano.
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La nanotecnología aplicada a la informática promete seguir
avanzando hacia circuitos integrados cada vez más rápidos,
pequeños y con un menor consumo de energía. Eso significa
integrar más circuitería en microchips menos caros que los que
permite el silicio; más concretamente, memorias moleculares con
una densidad de almacenamiento un millón de veces superior a la
de los chips actuales más avanzados. Pero esto, ya difícil de
conseguir, no es el final. Según los investigadores, el próximo paso
será desarrollar y producir diseños moleculares capaces de auto
ensamblarse para conseguir el tipo de dispositivo deseado en cada
momento.
2.2. Nanoproducción:
Para producir nanocomponentes los investigadores usan las
técnicas Atomic Force Microscopy (AFM) y Scanning Tunneling
Microscopy (STM), que se encargan concretamente de crear mapas
topográficos átomo a átomo, y de reunirlos e integrarlos. átomos y
empujar y reunir átomos en un lugar. De un modo similar a la técnica
fotolitográfica empleada para crear microchips, se puede trabajar a
escala nanométrica usando rayos de electrones procedentes de
microscopios específicos.
Estas herramientas son esenciales para construir moléculas en
forma de balón de fútbol formadas por 60 átomos de carbono, que
se combinan con otros tipos de átomos, como los de nitrógeno, para
adquirir mayor fortaleza y elasticidad. Una aplicación potencial de
este tipo de componente puede ser revestir y proteger los discos
duros, por ejemplo.
Los tubos de carbono de cristal, también llamados nanotubos, son
similares a los anteriores pero con miles de átomos. Combinando
estos cilindros de distintas formas, tamaños y propiedades
eléctricas, actúan como semiconductores que están siendo
aplicados a componentes electrónicos como los transistores o las
puertas lógicas de los ordenadores.
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2.3. Últimos desarrollos:
Desde hace años, la I+D pública y privada trabaja incansablemente
en la nanotecnología con vistas a conseguir resultados prácticos que
permitan dar un avance significativo en este campo. Concretamente
dentro de las tecnologías de la información, durante los últimos
meses se han dado importantes pasos con este objetivo.
Ordenadores: Investigadores de IBM anunciaron en diciembre
de 2001 la creación de un tubo de prueba con miles de millones
de moléculas que actúa como un ordenador cuántico capaz de
realizar los cálculos más complicados hasta la fecha. Se prevé
que las primeras aplicaciones de la informática cuántica sean su
actuación como coprocesadores destinados a rendir problemas
matemáticos de gran dificultad y efectuar búsquedas no
estructuradas.
Circuitos integrados: En agosto de 2001, IBM dio a conocer el
primer circuito de ordenador de funcionamiento lógico basado en
una sola molécula. Este circuito lógico, formado por nanotubos
de carbono, representa un paso fundamental hacia los
ordenadores moleculares, mucho más pequeños y rápidos y con
un menor consumo de energía que los actuales.
Procesadores: Hewlett-Packard y UCLA patentaron el pasado
mes de enero una técnica de construcción de chips lógicos
complejos a escala molecular. Esta tecnología utiliza una
sencilla red de cables del tamaño de un átomo conectados por
conmutadores electrónicos unimoleculares. Los investigadores
de HP esperan poder fabricar en 2005 un chip de 16 Kb de
memoria, y un año después un chip electrónico molecular,
dirigidos a los mercados de memoria no volátil de baja energía.
En diciembre de 2001, IBM presentó un modelo de transistor
microscópico de doble puerta que incrementa en rendimiento y
reduce el consumo de energía de los circuitos integrados. El
transistor, que será lanzado comercialmente en 2006, usa dos
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puertas para controlar el flujo de conmutación eléctrica de modo
que bien se duplique la corriente eléctrica total, bien se reduzca
el volumen de electricidad que atraviesa cada una de ellas.
También el pasado diciembre, AMD anunció el transistor
Complementary Metal Oxide Semiconductor, diseñado para
manejar velocidades de conmutación de 3,33 billones de
cambios de estado por segundo, la más elevada de las
conseguidas hasta hoy. Según AMD, al final de la década este
desarrollo permitirá multiplicar por veinte el número de
transistores por chip, y por diez el rendimiento de los
microprocesadores. Los Bell Labs de Lucent Technologies
dieron a conocer en octubre de 2001 transistores de escala
molecular que compiten en rendimiento con los transistores de
silicio convencionales. Estos transistores están basados en
carbono y han sido probados como amplificadores y
conmutadores. En junio del año pasado, Intel anunció el
transistor de silicio más rápido del mundo. Tiene un tamaño de
veinte nanómetros y se enciende y se apaga más de un billón de
veces por segundo, lo que supone una velocidad un 25% mayor
que la de los transistores actuales. Intel planea fabricar en 2007
microprocesadores que contengan mil millones de transistores y
con velocidades cercanas a los 20 GHz operando a menos de
un voltio.
Almacenamiento: IBM anunció en febrero de 2000 el prototipo
“Millipede” dedicado a almacenamiento rescribible de alta
densidad. Se trata de un dispositivo micro mecánico que mide
solo 3 mm cuadrados y almacena casi 1 GB de datos. Se espera
que esta tecnología permita conseguir densidades de
almacenamiento de alrededor de 400.000 millones de bits por
pulgada (25,4 mm) cuadrada, es decir, cien veces superiores a
las de los discos duros de hoy.
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Alimentación: NEC, Japan Science and Technology
Corporation e Institute of Research and Innovation anunciaron
en agosto de 2001 el desarrollo de una diminuta célula de
carburante usando nanotubos de carbono como electrodos. La
célula, que ofrece alrededor de diez veces la capacidad de una
batería de litio, permitirá que los PC del futuro tengan un tiempo
de utilización continuado de varios días. El inquietante panorama
que promete la nanotecnología abre la imaginación a un futuro
prometedor más cómodo y funcional, pero también despierta los
temores ancestrales a lo desconocido o, cuando menos, a un
entorno que puede acabar siendo incontrolable. Williams
introduce al respecto un gramo de cordura: “Nada hay que
temer. Ni la nanotecnología nos hará inmensamente ricos, ni los
nanobots se revelarán y se adueñarán del mundo”. Valga lo uno
por lo otro.
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3. APLICACIONES Y AVANCES TECNOLOGICOS:
3.1. FUTURAS APLICACIONES:
Según un informe de un grupo de investigadores de la Universidad
de Toronto, en Canadá, las catorce aplicaciones más prometedoras
de la nanotecnología son:
Almacenamiento, producción y conversión de energía.
Armamento y sistemas de defensa.
Producción agrícola.
Tratamiento y remediación de aguas.
Diagnóstico y cribaje de enfermedades.
Sistemas de administración de fármacos.
Procesamiento de alimentos.
Remediación de la contaminación atmosférica.
Construcción.
Monitorización de la salud.
Detección y control de plagas.
Control de desnutrición en lugares pobres.
Informática.
Alimentos transgénicos.
3.2. AVANCES TECNOLOGICOS:
Hoy en día el avance tecnológico a evolucionado de tal forma que lo
que creímos ficción o imposible, ya se esta dando y de forma
acelerada, un ejemplo claro de esto es el automóvil, que ya no solo
tendrá como función básica transportar de un punto a otro, sino
vendrá con muchísimas mejoras que sonarían absurdas al oído de
los incrédulos tecnológicos.
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Entre estas mejoras están, cumplir con su función básica
automáticamente, aparte de servir como transporte será una
plataforma informática súper completa; ya que hasta su pintura
incluirá muchas computadoras desarrolladas bajo nanotecnología,
que permitirán no solo ser mas sensible a los cambios y actuar
frente a estos de forma benéfica para el usuario; sino que incluirá
características fabulosas como su auto reparación en casi toda su
estructura; ejemplo, transmitir datos e información entre
conductores, saber donde se encuentra, saber los lugares de mayor
concurrencia, evitar tráficos ya sea por accidentes u obstrucciones
por reparación o mantenimiento, localizaron de otros autos, y hasta
reparar automáticamente su pintura si fuese dañada de forma
instantánea.
En fin un sinnúmero de aplicaciones y beneficios para los diferentes
usuarios amantes de la tecnología futurista; aplastando tecnologías
ya existentes de forma que puede parecer irreal.
Nanotech promete reducir el tamaño de nuestros equipos y,
quizás, eliminarlos por completo:
En un interesante artículo, la revista C/Net nos dice "nanotech
promete reducir el tamaño de nuestros equipos y, quizás,
eliminarlos por completo, al mismo tiempo que vuelve a escribir
las normas de cómo accedemos a las redes que tenemos
alrededor nuestro". En este mismo artículo se escribe que
"científicos en corporaciones y universidades, así como
laboratorios del gobierno de EE.UU. están trabajando en la
creación de interruptores microscópicos e incluso ordenadores
completos construidos desde el nivel molecular y atómico".
Nos viene a la memoria una cita de C. Clarke: "cualquier
tecnología suficientemente avanzada no tiene diferencia con
la magia". Una importante aplicación de la Nanotecnología en el
sector de las telecomunicaciones será en la fabricación de
nanocables.
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Habrá muchas aplicaciones para nanocables metálicos o
magnéticos, por ejemplo, para la construcción de nanoequipos
electrónicos y opto-electrónicos, para la interconexión mecánica de
equipos cuánticos y para explorar las limitaciones del
almacenamiento magnético.
Nanomateriales utilizados para el empaquetado de electrónica
podrían ser la solución para satisfacer las necesidades de
innovación e integración en las industrias de información,
comunicación y electrónica de consumo, al permitir que los
fabricantes puedan desarrollar productos competitivos que serán
más ligeros, más compactos y mejor integrados.
Nanotecnología y comunicaciones:
Un artículo publicado en la revista Signal nos cuenta los planes
del New Jersey Nanotechnology Consortium, donde se están
llevando a cabo importantes avances y desarrollos
relacionados con la defensa.
Unos de ellos, trata el área militar relacionada con la
nanotecnología. Que ya se esta pensando, estudiando y creando
prototipos para mejorar las comunicaciones, como también
diseñando nanopartículas generadoras de luz para las
telecomunicaciones sin necesidad de la presencia de un láser…
“Lo que se pretende con las comunicaciones es aumentar la
capacidad de acceso entre los satélites y las estaciones terrestres
mediante el uso de nanotecnologías. Sensores basados en
nanotecnologías es otro de los objetivos de estas investigaciones
en curso. Permitirían observar la superficie terrestre y el fondo del
mar mediante lentes que funcionan como el ojo humano.
También se trabaja en nanosensores con la misma capacidad
olfativa que un perro, así como en nanomicrófonos que eliminan
el ruido de fondo de un campo de batalla, limpiando las
comunicaciones.”
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Se pretende lograr una fusión plena entre el hombre y la
maquina. Donde halla una relación, por ejemplo entre un arma y
el hombre. Que la misma logre reconocer y actuar bajo las
órdenes exclusivas de su dueño.
Nanotecnología puede crear una red de Internet basada en
energía solar:
Unos investigadores de Canadá han demostrado que se puede
utilizar la nanotecnología para conseguir un Internet de máxima
potencia basado en la potencia de luz. Este descubrimiento podría
llevar a una red 100 veces más rápida que la actual.
En un estudio publicado este mes en Nano Letter, el Professor
Ted Sargent y compañeros explican el uso de un láser para dirigir
a otro con un exactitud sin precedentes, condición necesaria
dentro de redes futurísticas de fibra de óptica. “Este
descubrimiento enseña como la nanotecnología es capaz de
diseñar y crear materiales hechos a mediad a partir de una
molécula” según Profesor Sargent.
Hasta ahora investigadores ingenieros no han podido hacer
realidad la capacidad de la luz de controlar luz. La imposibilidad
de hacer que materiales realicen su potencial teorética se conoce
dentro del campo de óptica molecular no-linear como la brecha
cuántica “Kuzyk” (Kuzyk quantam gap). “Hasta ahora los
materiales moleculares utilizados para cambiar señales de luz con
luz han sido más débiles que la teoría física decía que debían ser.
Con estos últimos descubrimientos, por primera vez la capacidad
de procesar señales que contienen datos por medio de la luz está
a nuestro alcance” según Sargent.
Para superar la brecha Kuzyk, dos profesores de la Universidad
de Carleton diseñaron una sustancia que combinaba buckyballs
con un tipo de polímero. Esta combinación logró crear una capa
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clara y lisa, diseñada para lograr que las partículas de luz captase
la trayectoria de otras partículas.
Luego Sargent y su compañero de la Universidad de Toronto,
Qiying Chen, estudiaron las propiedades ópticas de esta nueva
sustancia híbrida. Descubrieron que la sustancia era capaz de
procesar datos transportados en ondas de telecomunicaciones –
los colores infla-rojos de luz utilizados en cables de fibra de
óptica. En este sentido, se acercaron más que nunca a lo que
según la física mecánica cuantitativa, es posible. Según Sargent,
un sistema futuro basado en la comunicación vía fibra óptica
podría enviar señales por la red global en un pico-segundo,
resultando en un Internet 100 veces más rápido que el actual.
Estas y muchas mas, son algunas de las asombrosas cosas que ya
podemos ver y veremos dentro de no mucho tiempo, gracias a esta
ciencia que crece sin un stop, La Nanotecnología
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4. RIESGOS POTENCIALES:
Los políticos y los científicos están promoviendo la investigación y
discusión pública sobre implicaciones ambientales, éticas, económicas, y
sociales de la nanotecnología, todo esto en un contexto creciente donde
se cruzan expectativas y realidades de lo que podría ser una revolución
en ciernes. Es un tema clave.
El Centro para la Nanotecnología Responsable, ha venido fomentando el
debate y la difusión de los beneficios y riesgos de la Nanotecnología.
4.1. Sustancias viscosas:
Recientemente, un nuevo estudio ha mostrado como este peligro de
la “sustancia viscosa gris” es menos probable que ocurra de como
originalmente se pensaba. K. Eric Drexler considera un escenario
accidental con sustancia viscosa gris improbable y así lo declara en
las últimas ediciones de Engines of Creation. El escenario sustancia
viscosa gris clamaba la Tree Sap Answer: ¿Qué oportunidades
existen de que un coche pudiera ser mutado a un coche salvaje, salir
fuera de la carretera y vivir en el bosque solo de savia de árbol?. Sin
embargo, se han identificado otros riesgos mayores a largo plazo
para la sociedad y el entorno.
Una variante de esto es la “Sustancia viscosa verde”, un escenario
en que la nanobiotecnología crea una máquina nanométrica que se
autoreplica que consume todas las partículas orgánicas, vivas o
muertas, creando un cieno -como una masa orgánica muerta. En
ambos casos, sin embargo, sería limitado por el mismo mecanismo
que limita todas las formas vivas (que generalmente ya actúan de
esta manera): energía disponible.
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4.2. Veneno y Toxicidad:
A corto plazo,a los críticos de la nanotecnología puntualizan que hay
una toxicidad potencial en las nuevas clases de nanosustancias que
podrían afectar de forma adversa a la estabilidad de las membranas
celulares o distorsionar el sistema inmunológico cuando son
inhaladas o ingeridas. Una valoración objetiva de riesgos puede
sacar beneficio de la cantidad de experiencia acumulada con los
materiales microscópicos bien conocidos como el hollín o las fibras
de asbestos.
Hay una posibilidad que las nanopartículas en agua potable pudieran
ser dañinas para los humanos y otros animales. Las células de colon
expuestas a partículas de dióxido de titanio se ha encontrado que se
descomponen a mayor velocidad de la normal. Las nanopartículas
de dióxido de titanio se usan normalmente en pantallas de sol,
haciéndolas transparentes, al contrario de las grandes partículas de
dióxido de titanio, que hacen a las pantallas de sol parecer blancas.
4.3. Armas:
La militarización de la nanotecnología es una aplicación potencial.
Mientras los nanomateriales avanzados obviamente tienen
aplicaciones para la mejora de armas existentes y el hardware militar
a través de nuevas propiedades (tales como la relación fuerza-peso
o modificar la reflexión de la radiación EM para aplicaciones
sigilosas), y la electrónica molecular podría ser usada para construir
sistemas informáticos muy útiles para misiles, no hay ninguna
manera obvia de que alguna de las formas que se tienen en la
actualidad o en un futuro próximo puedan ser militarizadas más allá
de lo que lo hacen otras tecnologías como la ingeniería genética.
Mientras conceptualmente podríamos diseñar que atacasen
sistemas biológicos o los componentes de un vehículo (es decir, un
nanomáquina que consumiera la goma de los neumáticos para dejar
incapaz a un vehículo rápidamente), tales diseños están un poco
lejos del concepto. En términos de eficacia, podrían ser comparados
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con conceptos de arma tales como los pertenecientes a la ingeniería
genética, como virus o bacterias, que son similares en concepto y
función práctica y generalmente armas tácticamente poco atractivas,
aunque las aplicaciones para el terrorismo son claras.
La nanotecnología puede ser usada para crear dispositivos no
detectables – micrófonos o cámaras de tamaño de una molécula, y
son posibilidades que entran en el terreno de lo factible. El impacto
social de tales dispositivos dependería de muchos factores,
incluyendo quién ha tenido acceso a él, cómo de bien funcionan y
cómo son usados. E.U.A. ha aportado gran parte de estos avances
al igual que los chinos y franceces. Como dato la unión europea
produce 29.64% de nanotecologia mundial otro 29 Estados Unidos y
el resto pequenos países.
23
5. LA NANOTECNOLOGÍA EN LA SOCIEDAD:
¿La gente sabe de todo esto? ¿Cuánta información disponible hay al
respecto? ¿Qué empresas están involucradas? ¿Qué tan cercano está
el futuro de la nanotecnología?
A pesar de lo poco que se sabe al respecto, son varios países y muchas
firmas comerciales las que han comenzado a invertir fuertes sumas de
dinero en investigación. Por un lado Estados Unidos, Japón, Canadá y la
Unión Europea han destinado en los últimos 4 años más de 8.200 millones
de euros.
Sólo en el año 2003 Japón y Estados Unidos destinaron 2.000 y 1.200
millones de dólares respectivamente, para fomentar la investigación y su
implantación en los procesos industriales.
China también se ha incorporado recientemente a esta carrera con un gran
vigor, tras haber formado a miles de científicos fuera de sus fronteras en
materias relacionadas con la nanotecnología.
Y grandes compañías como IBM, Motorola, HP, Lucent, Hitachi, Mitsubishi,
Philips, Pfizer, NEC, Corning, Dow Chemical o 3M, han lanzado ya iniciativas
significativas en el terreno de la nanociencia.
Samsung, por ejemplo, dedica más de 500 personas a desarrollos basados
en Nanotecnología en un centro de investigación creado especialmente para
ello.
El motivo de tanto interés no es extraño. La nanotecnología tiene potencial
para cambiarlo todo: las medicinas y la cirugía, la potencia de la informática,
los suministros de energía, los alimentos, los vehículos, las técnicas de
construcción de edificios y la manufactura de tejidos, entre otros casos.
24
Mientras unos lanzan a los cuatro vientos sus expectativas sobre la ciencia
de lo pequeño, otros prefieren mantener en secreto sus propios avances.
General Motors, fabricante de automóviles, es un ejemplo de ello. Es la
empresa de nanotecnología más grande del mundo, pero no van contándolo
por ahí.
El gigante del motor vende toneladas de un material llamado nanocomposit,
una combinación de partículas de arcilla con plástico, que da lugar a un
material tan resistente como el metal, pero mucho más ligero. Esta aleación
es, al parecer, muy fácil de fabricar, por lo que GM no va por ahí alardeando
de su nanotecnología, sino que se limita a decir que tiene autos mejor
preparados.
El tema, es que la nanotecnología ya forma parte de nuestras vidas y tiene
la capacidad de cambiar y mejorar prácticamente cualquier producto ya
hecho por humanos. Por ejemplo, en Chile, Daewoo Electronics ya lanzó al
mercado, refrigeradores y lavadoras que incorporan la tecnología
nanosylver; lo que no es más que unas pocas partículas de plata, que no
permiten la aparición de hongos en la ropa ni en los alimentos.
Desde una pintura de muros que alerta cuando hay una fuga de gas o
cambia de color cuando uno desea modificar la decoración, pasando por
materiales que generan electricidad durante el día para utilizarla al
anochecer, naves espaciales extremadamente livianas pero resistentes,
computadores más pequeños y poderosos, hornos que permitan transformar
unas pocas células de vaca en un bistec, hasta nanomáquinas que sean
capaces de crear nanoproductos, son solo algunos de los proyectos que
están en desarrollo. En Japón ya está a la venta, una tela especial que no
permite que un cuchillo la corte. No se trata solo una tela resistente, sino que
se trata de pequeñas moléculas inteligentes, que saben cuando se trata de
una punta de un cuchillo y no permiten que corte la tela. Los bomberos de
Alemania ya cuentan con trajes especiales que cambian de color cuando
hay gases peligrosos en el ambiente. Todo gracias a la nanotecnología.
La reducción de los componentes electrónicos revolucionará de gran manera
la relación tamaño/rendimiento en los computadores. Estos serán de
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tamaños microscópicos y almacenaran y procesarán datos cientos de miles
de veces más, que los de hoy en día.
La humanidad puede encontrarse ante dilemas sumamente complicados.
Avances tecnológicos importantes que pueden tropezar con impactos
medioambientales o alteraciones del poder político y militar. Algunos
expertos han querido ver en la nanociencia una nueva era para la
humanidad que llevará consigo alteraciones sociales, políticas, económicas
y empresariales. Algunos avances nanotecnológicos pueden ser de tal
magnitud que las empresas y los gobiernos que tengan su control pueden
acaparar unas cuotas de poder hasta ahora desconocidas. Los avances de
cotizaciones en bolsa de algunas de estas empresas pueden "palidecer" los
resultados que hace escasos años lograron las punto.com en el Nasdaq y
los mercados financieros.
¿Cómo digerirá la sociedad estos avances? ¿Están los estratos
preparados? ¿Hay conciencia política sobre la relevancia del tema?
¿Hay divulgación de estos temas entre los ciudadanos? ¿La TV y la
prensa introducen estos debates y su divulgación en las masas? ¿Será
que prefieren mantener todo esto en silencio, con un perfil muy bajo,
para que la humanidad no se de cuenta de estos avances, y así les
llegue todo de golpe? ¿Querrán que nos encontremos con la
perfección de un día para otro sin tomar conciencia de qué significa y
cómo se llegó a ello?
El poder llegar a conocer, manipular y controlar la materia a escala
nanométrica va a tener innumerables repercusiones en la mayoría de las
áreas científicas, económicas y sociales, de forma que va a originar un
verdadero impacto de escala en el devenir de la sociedad y del propio ser
humano.
Las visiones pueden ser perturbadoras. Primero una apocalíptica, sensación
que ronda en forma permanente a los nuevos avances: armas letales, como
microscópicos robots construidos por nanoensambladores, que recorren las
ciudades arrasando con sus habitantes mientras se duplican a sí mismos.
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En segundo término existe otra visión más edificante (literalmente): edificios
que se erigen solos, como por arte de magia, bajo las órdenes de
nanorobots equipados con nanocomputadoras que aparte de duplicarse
inducen la creación y ensamblaje de estructuras a nivel molecular. Ciudades
enteras podrían crearse, o recrearse.
Podrían fabricarse así autopistas o televisores. También sería posible
eliminar la contaminación ambiental con nanomáquinas diseñadas para
"comérsela", y crear alimentos o automóviles que pueden cambiar de forma,
muebles, procesos automáticos de limpieza corporal, drogas artificiales,
libros... los nanorobots podrían reparar tuberías y, por supuesto, como lo
vimos anteriormente, generar una nueva frontera de aplicaciones médicas,
incluyendo la regeneración de tejidos.
La nanociencia se ha puesto a la par de la tecnología más avanzada. Sin
embargo, la mayoría de la tecnología tiene su base en la naturaleza. Al fin y
al cabo, ¿No somos los seres vivos máquinas casi perfectas? Fijémonos
en un ojo. Es una máquina casi perfecta diseñada para ver. No por la forma
que tiene, sino porque las proteínas que se encuentran en su interior son
nanomáquinas de gran precisión. Millones de años de evolución han
propiciado que cada proteína esté especializada en una tarea. Para percibir
cada color -es decir, para detectar la longitud de una onda determinada-
existe una proteína específica en el ojo; no sirve cualquiera. Necesita unos
átomos determinados, y, además, organizados de una forma determinada.
Fijémonos ahora en un Alerce. Tiene un tronco muy robusto; y, a medida
que va creciendo es cada vez más robusto. El secreto tiene su origen en los
tejidos internos del tronco, en las pequeñas moléculas que se encuentran
dentro: la celulosa. Sólo se consigue una celulosa tan resistente
organizando las moléculas de una determinada manera. Organizando los
átomos de otra forma la celulosa no sería más resistente que cualquier otra
molécula. Precisamente ahí se encuentra el secreto de la nanotecnología:
veamos cómo se organizan los átomos en la naturaleza y organicémoslos a
nuestro gusto. De forma que puedan hacer el proceso que queramos, para
que conseguir las nanomáquinas más perfectas que podamos imaginar.
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III.CONCLUSIONES
La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La
nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y
aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control
de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades
de la materia a nano escala.
Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y
moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo
tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y
sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.
Nos interesa, más que su concepto, lo que representa potencialmente dentro
del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es
crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la
industria, la informática, la medicina (nanomedicina), etc.
Estas nuevas estructuras con precisión atómica, tales como nanotubos de
carbón, o pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano pueden
introducirnos en una nueva era. Los avances nanotecnológicos
protagonizarían de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de
desarrollos con una gran repercusión en su instrumentación empresarial y
social.
El camino hacia la perfección se ve cada vez más claro. El ser humano se
acerca más y más a su objetivo final. Ha trabajado mucho para lograrlo, y no
dejará que nadie lo detenga. Si los ojos para ver la perfección humana,
están puestos en el futuro, déjeme decirle una sola cosa:
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El futuro, ya está aquí. Ya hay mucha gente trabajando, mientras
ustedes leen esto, para que todo lo que aquí mencionemos se haga
realidad, en unos 15 o 20 años más.
Debemos, de alguna forma, lograr que la población mundial -o nacional sepa
todo esto. Ellos deben estar informados. Preparados. Sino, todos estos
avances les llegarán de la noche a la mañana y será muy peligroso.
Especialmente por la manipulación de masas que ciertas empresas podrían
llevar a cabo. La sociedad debe estar consciente de lo que se viene. La
única manera de que la gente pueda asimilar todo esto, es informándoles. Y
ese fue el único objetivo de este trabajo.
Por favor pongan atención de ahora en adelante, a los nuevos productos
que saldrán al mercado. Ya ustedes saben entonces a lo que se refieren con
el término nano.
Podemos decir que muchos progresos de la nanociencia estarán entre los
grandes avances tecnológicos que cambiarán el mundo.
Somos conscientes que nos encontramos en un momento crítico en el
desarrollo de nuestra sociedad y del sector, debiendo hacer frente a retos
importantes y globalizados como son el cambio climático y la mayor
eficiencia energética.
Nadie puede predecir el futuro de forma precisa. Pero este informe identifica
las tendencias clave que, probablemente, perfilen las próximas décadas,
proyectándolas al año 2030. Sí tenemos una certeza indiscutible: la enorme
velocidad en los cambios, que hemos observado desde los años 80
continuará acelerándose tanto, que en algunos aspectos nuestra vida en
2030 será muy diferente de la actual.
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“Los principios de la Física, como yo lo veo, no hablan de la posibilidad de maniobrar cosas átomo por átomo. Esto no es un intento de violar alguna ley; es algo que en principio se puede hacer; pero en la práctica no se
ha hecho porque somos demasiado grandes.”
Richard Feynman (1959)
IV. BIBLIOGRAFÍA:
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Disponible en http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanoinfor.html
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y Nanociencia: Aspectos Económicos [acceso 22 de marzo del
2009].Disponible en http://iei.ua.es/nanotecnologia
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30
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