Una enzima de los glóbulos blancos es capaz de descomponer nanotubos de carbonoCientíficos de Irlanda, Suecia y Estados Unidos financiados con fondos comunitarios han realizado un estudio sobre los nanotubos de carbono que demuestra que estas moléculas de extraordinaria resistencia se pueden descomponer en carbono y agua aplicando una enzima que se encuentra en los leucocitos. Este hallazgo, publicado en la revista Nature Nanotechnology, abre la posibilidad de utilizar este nuevo material de forma segura en los ámbitos de la medicina y la industria.
El trabajo forma parte del proyecto NANOMMUNE («Evaluación exhaustiva de los efectos peligrosos de los nanomateriales de diseño en el sistema inmunitario»), financiado con 3,36 millones de euros por medio del tema «Nanociencias, nanotecnologías, materiales y nuevas tecnologías de producción» (NMP) del Séptimo Programa Marco (7PM).
Los nanotubos de carbono son moléculas de carbono artificiales con forma cilíndrica que son más ligeras y resistentes que el acero y que, además, poseen propiedades eléctricas extraordinarias. Se utilizan en varios sectores de la industria, por ejemplo para fabricar chips de silicio, productos electrónicos y artículos para deporte. Los nanotubos de carbono se producen en grandes cantidades, lo cual tiene repercusiones en la salud laboral, y además se utilizan en la fabricación de fármacos novedosos y en diversas aplicaciones médicas. Por todo ello, su comportamiento en los seres vivos constituye un campo científico que despierta gran interés. Los investigadores de NANOMMUNE en concreto se proponen resolver las lagunas que existen en nuestro conocimiento sobre los posibles efectos nocivos de los nanomateriales artificiales en el sistema inmunitario de los seres humanos.
«Estudios anteriores han revelado que los nanotubos de carbono podrían servir para introducir fármacos u otras sustancias en células humanas, explicó el Dr. Bengt Fadeel, del Instituto de Medicina Ambiental del Instituto Karolinska (Suecia). «El problema era que hasta ahora se desconocía el modo de controlar la descomposición de los nanotubos, que puede provocar toxicidad y daños tisulares no deseados. Ahora nuestro estudio muestra el modo de descomponerlos en componentes inocuos por medios biológicos.»
Experimentos realizados recientemente en ratones han demostrado que los animales expuestos a nanotubos de carbono por inhalación o inyección en la cavidad abdominal son incapaces de descomponer este material, lo que les provoca inflamaciones agudas y cambios importantes en los tejidos que provocan problemas pulmonares y, en algunos casos, cáncer. Hay quien compara esta «biopersistencia» a la del asbesto, razón por la que se han realizado numerosos intentos por hallar métodos para eliminar su toxicidad.
Los investigadores del estudio referido examinaron los efectos de una enzima llamada mieloperoxidasa (MPO), característica de los glóbulos blancos (neutrófilos), sobre nanotubos de carbono tanto in vitro como en ratones. Así descubrieron que la enzima tiene la propiedad de descomponer los nanotubos en carbono y agua. Una vez descompuestos, éstos dejan de provocar un efecto inflamatorio en los pulmones de los roedores.
«Esto significa que quizás haya un modo de prevenir el efecto nocivo de los nanotubos de carbono en caso, por ejemplo, de un accidente en una planta de producción», apuntó el Dr. Fadeel. «Nuestros hallazgos también tienen relevancia de cara a posibles usos de los nanotubos de carbono en aplicaciones médicas.»
Los autores opinan que la inflamación pulmonar observada en los ratones expuestos a estos nanotubos podía deberse a las elevadas concentraciones utilizadas, que podrían haber desbordado la capacidad de biodegradación del sistema enzimático neutrófilo.
Estos nuevos datos sobre la biodegradación de este prometedor material mediada por la hMPO preparan el terreno para su utilización en el ámbito biomédico, por ejemplo para la administración de fármacos «siempre que se utilicen en concentraciones apropiadas y fácilmente degradables».
NANOMMUNE está coordinado por el Dr. Fadeel y cuenta con la participación de trece grupos científicos de Europa y Estados Unidos.
Avance hacia mejores implantes cerebrales con el uso de nanotubos de polímeros conductoresANN ARBOR, Michigan. Los científicos de la Universidad de Michigan han creado implantes cerebrales que pueden registrar con más claridad las señales de las neuronas circundantes. Los resultados de este trabajo podrían, eventualmente, llevar a tratamientos más eficaces de los trastornos neurológicos tales como las lesiones de la médula espinal y la parálisis.
Los electrodos neurales deben funcionar por períodos de algunas horas o de varios años. Cuando se implantan los electrodos el cerebro reacciona, primero, a la lesión aguda con una respuesta inflamatoria. Luego el cerebro se acomoda a una respuesta de curación de la herida o crónica.
Es durante esta respuesta secundaria que el tejido cerebral comienza a encapsular el electrodo y le aísla de la comunicación con las neuronas circundantes.
Los nuevos implantes cerebrales desarrollados en la Universidad de Michigan están recubiertos con nanotubos hechos de poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT), un polímero biocompatible y conductor de electricidad que ha mostrado que registra las señales neurales mejor que los electrodos metálicos convencionales.
Los investigadores encontraron que los tubos PEDOT realzan la actividad de alta calidad de la unidad (una relación de >4 de señal a ruido) en un 30 por ciento más que los sitios no recubiertos. También determinaron que, sobre la base de datos de impedancia in vivo los nanotubos PEDOT podrían usarse como un método novedoso para biosensores que indiquen la transición entre la respuesta aguda y la crónica en el tejido cerebral.
Los resultados se describen en el artículo de portada de la edición del 5 de octubre de la revista Advanced Materials. El artículo se titular: Interfacing Conducting Polymer Nanotubes with the Central Nervous System: Chronic Neural Recording using Poly(3-4-ethylenedioxythiophene) Nanotubes.
Los microelectrodos implantados en el cerebro se usan cada vez más para el tratamiento de los trastornos neurológicos. Además estos electrodos capacitan los aparatos neuroprostéticos que podrían devolver la funcionalidad a los individuos con lesiones de la médula espinal y enfermedades neurodegenerativas, dijo Mohammad Reza Abidian, investigador doctorado que trabaja con el profesor Daryl Kipke en el Laboratorio de Ingeniería Neural, en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la UM.
Sin embargo la aplicación crónica de electrodos neurales robustos y confiables sigue siendo un reto, dijo Abidian.
En el experimento los investigadors implantaron dos microelectrodos neurales en los cerebros de tres ratas. Se fabricaron nanotubos PEDOT en la superficie los sitios alternados de registro usando un método de templado de nanofibra. Los investigadores vigilaron en el curso de siete semanas la impedancia eléctrica de los sitios de registro y midieron la calidad de las señales de registro.
Los nanotubos PEDOT en el recubrimiento permiten que los electrodos operen con menos resistencia eléctrica que los actuales sitios de electrodos metálicos, lo cual significa que pueden comunicarse más claramente con neuronas individuales.
"Los polímeros conductores son biocompatibles y tienen conductividad tanto electrónica como iónica", dijo Abidian. "Por lo tanto estos materiales son buenos candidatos para las aplicaciones biomédicas tales como los interfaces neurales, los biosensores y los sistemas de administración de medicamentos".
En los experimentos los investigadores de Michigan aplicaron nanotubos PEDOT al micro electrodos proporcionados por el Centro para la Tecnología de Comunicación Neural, de la Universidad de Michigan. Los recubrimientos de nanotubos PEDOT se desarrollarán en el laboratorio de David C. Martin, con el ahora profesor adjunto de ciencia e ingeniería de materiales, ciencia e ingeniería macromolecular, e ingeniería biomédica. Martin es actualmente titular de la cátedra Kart W. Böer y Director del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Delaware.
Martin es también como fundador y jefe científico de Biotectix, una compañía surgida y separada de la Universidad de Michigan con sede en Ann Arbor. La empresa trabaja en la comercialización de recubrimientos basados en polímeros conductores para una variedad de aparatos e instrumentos biomédicos.
En experimentos anteriores Abidian y sus colegas han demostrado que los nanotubos PEDOT pueden ser portadores de compuestos médicos para impedir la encapsulación.
"Este estudio abre la agenda para electrodos de registro inteligentes que puedan administrar medicamentos que alivien la respuesta de encapsulación del sistema de inmunidad, dijo Abidian.
La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación del Ejército, el Centro para Tecnología de Comunicación Neural y los Institutos Nacionales de Salud.
Una nueva técnica para fabricar nanotubos de carbono deben ser más fáciles de integrar con los procesos existentes de fabricación de semiconductores
Fuente: Síntesis de baja temperatura de nanotubos de carbono alineados verticalmente con contacto eléctrico para sustratos metálicos habilitado por descomposición térmica de la materia prima de carbono, Gilbert Nessim, Carl V. Thompson et al, Nano Letters.
Resultados: Los investigadores en el laboratorio de materiales del MIT, el profesor de ciencias Carl V. Thompson hizo crecer densos bosques de nanotubos de carbono cristalino sobre una superficie de metal a temperaturas cercanas a las características de fabricación de chips informáticos. A diferencia de intentos anteriores de hacer lo mismo, la técnica de los investigadores se basa enteramente en un proceso muy común en la industria de semiconductores. Los investigadores también demostraron que el paso crucial en su procedimiento para precalentar el gas de hidrocarburos de la que se forma nanotubos, antes de exponer a la superficie del metal a la misma.
¿Por qué importa?: Los transistores de chips de computadora están tradicionalmente conectados por cables de cobre diminutos. Pero, como el circuito de chips se encoge y los cables se vuelven más delgados, su conductividad sufre y tienen más probabilidades de fracasar. Un proceso de fabricación lo suficientemente sencillo como para permitir que los nanotubos de carbono reemplacen los cables verticales en los chips, permitiendo el embalaje más denso en los circuitos.
¿Cómo lo hicieron?: en una cámara de vacío, los investigadores vaporizan los metales, Tántalo y hierro, que se asentaron en capas sobre una oblea de silicio. Luego se coloca la oblea recubierta con una película en un extremo de un tubo de cuarzo, que se inserta en un horno. Al final de la lámina del tubo, la temperatura del horno fue de 475 grados C, pero en el extremo opuesto, la temperatura es variada. Los investigadores bombean gas de etileno en el tubo por el extremo opuesto de la oblea. Cuando la temperatura a ese fin se acercó a 800 grados, el etileno en descomposición, y el hierro en la oblea catalizó la formación de los nanotubos de carbono.
Próximos pasos: Los investigadores están tratando de determinar si las distintas combinaciones de metales y los gases de hidrocarburos puede reducir la temperatura del catalizador aún más y mejorar la calidad de los nanotubos.
Financiamiento: La investigación fue patrocinada por el MARCO de enfoque de Interconexión Centro y en parte por Intel (Gilbert Nessim, quien era un estudiante graduado en el laboratorio de Thompson, fue apoyada por una beca de Intel).
Mit News
Fte.: revistainfotigre.com.ar
image: memsjournal.typepad.com
En la Universidad de Texas un grupo de investigadores ha trabajado en una idea, que aunque no es nueva, sigue siendo muy útil, para un sistema de músculos basados en nanotubos de carbono, y han llegado a desarrollar prototipos funcionales con características nunca antes vistas tanto en resistencia, potencia y dureza.
Estos músculos artificiales funcionan gracias a un entramado de nanotubos, que al recibir una descarga eléctrica pueden expandirse hasta en un 220%, y al momento de interrumpir el suministro eléctrico vuelven a su estado normal en cuestión de nanosegundos.
Además, pueden amplio rango de temperaturas, que van desde los menos 196º celsius hasta 1538º c. Lo que no es menor, puesto que permitiría su aplicación en robots diseñados para trabajar en ambientes adversos o simplemente olvidarse de sistemas de refrigeración adicionales para su operación.
Por lo demás, sus creadores ya tienen prototipos funcionales y aseguran que es más duro y rígido que el diamante, con lo que este avance se transforma en una gran promesa que podría servir tanto para reemplazar los sistemas hidráulicos de los exoesqueletos, o podría ser utilizado en robots y máquinas de diversos tipos.
2009-03-13
euroresidentes
Sensores de luz de nanotubosNanotubos que ven. Investigadores del Laboratorio Nacional de Sandia, en Livermore, California, han creado los primeros dispositivos de nanotubos de carbono capaces de detectar el espectro visible de la luz en su totalidad. Su trabajo podría, algún día, tener un amplio abanico de aplicaciones, por ejemplo, en células solares que absorban más luz, cámaras diminutas que funcionen con muy poca luz y mejores retinas artificiales.
Otros investigadores han demostrado que los nanotubos pueden detectar la luz de longitudes de onda específicas, incluida la luz ultravioleta, pero nunca la totalidad del espectro visible de la luz.
El sensor de luz del interior de una cámara digital camera convierte la luz en una señal eléctrica porque los fotones, a medida que bombardean el silicio, crean agujeros de electrones en el material. En cambio, los sensores de luz de nanotubos de carbono funcionan de forma similar a los ojos biológicos. Los nanotubos están decorados con tres tipos de cromofóros (moléculas que cambian de forma en respuesta a una determinada longitud de onda de la luz). Este cambio de forma origina un cambio en las orientaciones de los cromóforos con respecto al nanotubo, lo que a su vez modifica la conductividad eléctrica del nanotubo de un modo que se puede medir para deducir el color y la intensidad de la luz. Los investigadores de Sandia utilizaron tres tipos diferentes de cromóforos, que responden a las bandas roja, verde o azul del espectro de la luz visible.
El trabajo todavía está en sus primeras etapas, pero los sensores de luz de nanotubos podrían tener ventajas sobre los chips de detección de luz actuales. Lo más importante, según el investigador de Sandia Xinjian Zhou, es que los dispositivos son intrínsecamente pequeños y de alta resolución. Además, los sensores de luz de nanotubos se podrían imprimir en soportes poliméricos flexibles, lo que podría abaratar su fabricación y hacer que fuesen menos irritantes para el tejido biológico (algo importante para los implantes de retina).
Zhou añadió que el equipo de Sandia está trabajando actualmente en la fabricación de nanotubos sensibles a la luz infrarroja y en el aumento de la sensibilidad de los dispositivos. Los investigadores están intentando también apilar los cromóforos sobre los dispositivos en capas más gruesas y esperan añadir diminutas antenas a los dispositivos para concentrar la luz.
Fuente: Technology Review
2009-03-04
euroresidentes.com
Cultivar bosques de nanotubosSegún un artículo publicado en Technology Review, los arrays de nanotubos de carbono podrían ser la base de los dispositivos de almacenamiento energético de alta densidad y de eficaces sistemas de refrigeración de procesadores. El rendimiento de estos dispositivos, no obstante, depende de la calidad de los nanotubos y la estructura precisa del array. Por ello, algunos investigadores entre los que se incluye Anastasios John Hart, profesor ayudante de ingeniería mecánica de la Universidad de Michigan, están perfeccionando técnicas para el desarrollo de bosques, cuidadosamente estructurados, de nanotubos de carbono de elevada calidad. Hart obtuvo estas imágenes con un microscopio de electrones de barrido; todas ellas muestran nanotubos cultivados verticalmente.
Esta es una composición de muchas imágenes de nanotubos de carbono cultivados en obleas de silicio o en cavidades grabadas en las obleas. Cada estructura en forma de tallo está formada por miles de nanotubos o más. El catalizador que dispara el desarrollo de los nanotubos se puede ver bajo alguno de ellos en forma de punto oscuro y sombrío. Las estructuras que aparecen marchitas se metieron en líquido una vez desarrolladas; al evaporarse el líquido, los nanotubos se secaron.
Artículo original y más diapositivas: Technology Review
Científicos de la Universidad de Texas han ideado una técnica innovadora para mejorar los implantes cerebrales con electrodos metálicos que provocan determinadas respuestas neuronales: han recubierto los electrodos con nanotubos de carbono, consiguiendo así aumentar su rendimiento hasta 1.600 veces. Este logro abre nuevas expectativas para la mejora de las terapias de estimulación eléctrica cerebral y el desarrollo de prótesis con sensibilidad. Por Yaiza Martínez.
Los electrodos de metal se utilizan cada vez más en implantes cerebrales que ayudan a tratar la depresión y los temblores del Parkinson, entre otras enfermedades.
Estos dispositivos, que consisten en estimuladores electrónicos de los nervios, han servido asimismo para proporcionar a pacientes tetrapléjicos la posibilidad de mover un cursor en la pantalla del ordenador , o a monos la capacidad de mover objetos de un entorno virtual simplemente con el poder de la mente. Además, para los individuos que llevan prótesis, estos estimuladores ofrecen la promesa de restablecerles en un futuro próximo las capacidades sensoriales.
Sin embargo, a pesar de su éxito, los electrodos metálicos convencionales presentan algunas limitaciones, como la dificultad que entraña diseñarlos para que sean eficientes tanto en el envío como en la recepción de señales eléctricas.
Recubrimiento nanométrico
Según informa la revista Technology Review, científicos de la Universidad de Texas, en Estados Unidos, podrían haber dado un importante paso en la resolución de este problema mediante el recubrimiento de los electrodos eléctricos con nanotubos de carbono. Estos nanotubos consisten en estructuras tubulares cuyo diámetro es de la orden de un nanómetro (un nanómetro unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro).
Estos electrodos de última generación servirían para crear implantes neuronales que controlen su propio efecto en las neuronas a las que estimulan, con un mayor rendimiento de la batería y una reducción de los efectos secundarios.
La Universidad de Texas explica en un comunicado que los investigadores del UT Southwestern Medical Center, adscrito a dicha universidad, han avanzado en la eficiencia de la estimulación eléctrica de los nervios gracias a este recubrimiento.
Las pruebas realizadas han demostrado que la funda de nanotubos mejora las señales recibidas y transmitidas por los electrodos, lo que, según los científicos, supone un paso crucial hacia el avance de las terapias de estimulación eléctrica de los nervios. Estas terapias se muestran cada vez más prometedoras para el tratamiento de enfermedades como la epilepsia, la depresión o los dolores crónicos de espalda.
Pruebas realizadas
Según explicaron el doctor Edward Keefer, director de la investigación, y sus colaboradores en un artículo aparecido en la revista Nature Nanotechnology, la clave del éxito de las interfaz cerebro-máquina depende de los electrodos que contactan directamente con el tejido nervioso.
Los científicos han demostrado que los electrodos de acero inoxidable y tungsteno tradicionales pueden ser recubiertos de nanotubos de carbono siguiendo una técnica electroquímica.
Esta técnica consistió en colocar los electrodos en una solución acuosa en la que se encontraban los nanotubos de carbono. Al aplicar a dicha solución un pequeño voltaje, los nanotubos quedaron fijados a los electrodos.
En algunas de las pruebas realizadas, el recubrimiento con nanotubos aumentó en 40 veces el rendimiento del electrodo, mientras que en otras pruebas la mejoría fue de hasta 1.600 veces. El aumento del rendimiento dependió de la manera en que los nanotubos fueron modelados.
La mejor opción
Los nanotubos tienen el aspecto de una red enrollada alrededor de un tubo, a escala microscópica. Aunque son de un grosor de 1/50.000 veces un cabello humano, estos dispositivos nanométricos se encuentran entre las fibras más rígidas y fuertes de todas las conocidas. Además son unos excelentes conductores de la electricidad.
Estas propiedades los convierten en el apoyo ideal para la superación de las dificultades que entraña la fabricación de los electrodos metálicos para implantes cerebrales. Además de la eficiencia como conductores de las señales eléctricas, otra dificultad de estos implantes es el de las baterías.
Pero, dado que el recubrimiento con nanotubos mejora la conductividad eléctrica, esto supone un ahorro energético en la estimulación de los nervios y, por tanto, conllevaría una reducción del mantenimiento rutinario, que implica cambiar las baterías de los dispositivos de estimulación implantados.
Los científicos habían probado anteriormente otros recubrimientos electroquímicos, pero ninguno había dado un resultado tan prometedor como el de los nanotubos de carbono. Keefer y sus colaboradores comenzaron a trabajar en el recubrimiento de los electrodos para tratar de avanzar en el desarrollo de prótesis que proporcionen respuestas sensoriales.
El ascensor sube; la próxima parada es el Universo.
Los científicos han iniciado sus esfuerzos por hacer de este sueño una realidad: La humanidad puede entrar en el Universo directamente en un ascensor espacial en lugar de contar con el apoyo de cohete. Según el diario Asahi Shimbun, el equipo de investigación del ascensor espacial, reunido ya en Japón, realizará la Primera Convención Internacional de Tokio para reclutar investigadores de ultramar.
Los científicos se proponen lanzar un satélite estático al espacio a 36.000 kilómetros sobre el ecuador de la Tierra y desde el satélite estático baja un cable de nanomaterial. Aprovechando este cable, se instalará un ascensor para subir y bajar, de manera que esté hecha una nave espacial tipo ascensor.
Con el propósito de llegar a un equilibrio para evitar que el satélite estático sea arrastrado hasta la superficie de la Tierra por el excesivo peso del ascensor, se propone tender otro cable y dejar la parte superior del cable en suspensión, con miras a aliviar la atracción de la Tierra que soporta el ascensor espacial. De esta manera, la longitud total de cables llegará a 100.000 kilómetros, lo que supone una cuarta parte de la distancia total entre la Tierra y la Luna. El lanzamiento de un cohete necesita una gran cantidad de combustibles para librarse de la atracción de la Tierra, mientras que el ascensor espacial no lo necesita, más la corta distancia, el costo será 1% de los gastos del viaje espacial de la actualidad. Se prevé que el monto de los gastos de construcción de esta obra llegará a un billón de yenes, es decir, unos 67.000 millones de yuanes.
Con anterioridad, el problema principal que los científicos enfrentaban era la elección de material del cable. El material debe resistir al peso del ascensor y, a la vez, debe tener una dureza 180 veces la de acero. Por un descuido, el cable podría tener una ruptura en el espacio. Luego de una investigación, los científicos desarrollaron finalmente una fibra llamada nanotubos de carbono que llega a una cuarta parte de la dureza necesitada. Esta ya es la sustancia de dureza más cercana a la estándar en la actualidad.
Un equipo de físicos ha encontrado que en un nanotubo de carbono el espín de un electrón está acoplado a la órbita del electrón, o en otras palabras el espín interactúa con la órbita. El hallazgo significa que los investigadores que esperan utilizar los nanotubos de carbono para la computación cuántica, en la cual el espín de un electrón representaría un bit de datos, pueden tener que cambiar sus enfoques de diseño, especialmente la forma de leer o cambiar el espín, pero por otra parte ofrece una forma nueva de manipularlo, cambiando la órbita.
La investigación ha sido realizada por Paul McEuen y Daniel Ralph, profesores de física en la Universidad de Cornell, y los antiguos investigadores de esa universidad, Shahal Ilani, ahora en el Instituto Weizmann de Ciencia, en Israel, y Ferdinand Kuemmeth, ahora en la Universidad de Harvard.
Los nanotubos de carbono son diminutos cilindros cuyas paredes están formadas por átomos de carbono. En lugar de orbitar a átomos individuales, los electrones libres en un nanotubo orbitan alrededor de su circunferencia. Entretanto, el electrón que describe ese círculo puede tener su espín orientado en dos posibles direcciones.
Para probar esto, los investigadores crearon un dispositivo diminuto en el que un nanotubo de carbono de aproximadamente 5 nanómetros de diámetro y 500 de largo estaba montado entre dos electrodos sobre una estructura de silicio, lo que permite la aplicación de cargas eléctricas variables al tubo. El diseño del dispositivo hizo posible crear puntos cuánticos que contienen un pequeño número de electrones, que puede ser de hasta de un solo electrón.
Aplicando un campo magnético a lo largo del eje del tubo y midiendo el flujo de corriente a través del mismo, los investigadores pudieron determinar los niveles de energía de los electrones en las cuatro posibles combinaciones de espín y órbita (con el espín hacia "arriba" o hacia "abajo" y la órbita en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario) y encontraron que cambiando la dirección de la órbita cambiaba la energía. La órbita del electrón afecta su espín y viceversa.
Esto no impide utilizar los nanotubos en la computación cuántica, pero define nuevas reglas de diseño. También es interesante desde el punto de vista de la física fundamental, porque es la topología cilíndrica única de los nanotubos lo que permite que los electrones tengan órbitas bien definidas y por consiguiente registren este acoplamiento.
El mismo experimento se realizó con los "huecos", o sea lugares donde falta un electrón, creando el equivalente de una carga positiva que se mueve alrededor del tubo.
2008-05-01
justin
Historia de los nanotubosLos Nanotubos de Carbono fueron descubiertos en Japón por S. Iijima en 1991, publicado en la revista Nature 354, 56 (1991), durante los trabajos de investigación sobre fullerenos. El gran impacto de los materiales nanoestructurados es debido a que su gran superficie mejora sus propiedades y abre caminos a una amplia diversidad de nuevas aplicaciones. Por eso, han atraído y están atrayendo un considerable interés como constituyentes de nuevos materiales y dispositivos nanoscópicos.
Los nanotubos de carbono (CNTs) están constituidos por redes hexagonales de carbono curvadas y cerradas, formando tubos de carbono nanométricos con una serie de propiedades fascinantes que fundamentan el interés que han despertado en numerosas aplicaciones tecnológicas. Son sistemas ligeros, huecos y porosos que tienen alta resistencia mecánica, y por tanto, interesantes para el reforzamiento estructural de materiales y formación de composites de bajo peso, alta resistencia a la tracción y enorme elasticidad.
Electrónicamente, se ha comprobado que los nanotubos se comportan como hilos cuánticos ideales monodimensionales con comportamiento aislante, semiconductor o metálico dependiendo de los parámetros geométricos de los tubos. Otra más de sus interesantes propiedades es su alta capacidad de emisión de electrones. En este campo, su interés radica en que sean capaces de emitir electrones a 0.11 eV de energía mientras que los mejores emisores de electrones utilizados en la actualidad emiten en un rango entre 0.6 y 0.3 eV. Además del estrecho rango de emisión de energía, los CNTs presentan otras ventajas respecto a los cristales líquidos utilizados en las pantallas planas como: amplio ángulo de visión, capacidad de trabajar en condiciones extremas de temperatura y brillo suficiente para poder ver las imágenes a la luz del sol.
Otra de sus aplicaciones como emisores de electrones es su utilización en la fabricación de fuentes de electrones para microscopios eléctrónicos. En el campo de la energía, los CNTs pueden ser usados para la preparación de electrodos para supercondensadores y baterías de litio, para el almacenamiento de hidrógeno y como soporte de catalizadores de platino en pilas de combustible. En aplicaciones biomédicas están siendo utilizados en sistemas de reconocimiento molecular, como biosensores y para la fabricación de músculos artificiales. Otra de las aplicaciones de los CNTs son para la producción de materiales de alto valor añadido, con propiedades estructurales y funcionales mejoradas.
ASPECTOS INNOVADORES
El aspecto innovador de los materiales carbonosos de escala nanométrica, fullerenos y nanotubos, reside en que reúnen las siguientes propiedades:
1. Habilidad para trabajar a escala molecular, átomo a átomo. Esto permite crear grandes estructuras con fundamentalmente nueva organización molecular.
2. Son materiales de "base", utilizados para la síntesis de nanoestructuras vía autoensamblado.
3. Propiedades y simetría únicas que determinan sus potenciales aplicaciones en campos que van desde la electrónica, formación de composites, almacenamiento de energía, sensores o biomedicina.
VENTAJAS COMPETITIVAS
El campo de la Nanotecnología, y en particular el de los CNTs es un campo reciente, (fueron descubiertos en 1991), que puede ofrecer soluciones en campos multisectoriales y multidisciplinares y que tiene importantes implicaciones en Ciencia y Tecnología.
Sus extraordinarias propiedades aseguran una revolución en los modos en que los materiales y productos van a ser obtenidos, siendo la investigación a nanoescala de interés para industrias tales como: productoras de cerámicas, metalurgía, láminas delgadas, electrónica, materiales magnéticos, dispositivos ópticos, catalizadores, almacenamiento de energía y biomedicina.
Este adelanto es muy importante porque elimina una de las principales barreras en la búsqueda de la electrónica a escala nano, según has destacado químicos de la Duke University.
El profesor de química Jie Lui, director de la investigación, explicó que los nanotubos de carbono pueden actuar como semiconductores y podrían fomentar la circuitería de escala reducida que permitiera medidas de la milmillonésima parte de un metro.
El equipo dirigido por Liu dirigió un conjunto de nanotubos hacia la misma dirección utilizando estructuras de cristal de una superficie de cuarzo como plantilla.
La capacidad de crear nanotubos idénticos permitirá a los futuros ingenieros en nanotecnología unirlos en múltiples chips que podrían operar con la suficiente energía y velocidad de procesamiento.
Según ha destacado Liu, se trata de un desarrollo apasionante. Comparado con otras investigaciones, continúa Liu, hemos conseguido una mayor densidad de nanotubos.
Científicos de Irlanda, Suecia y Estados Unidos financiados con fondos comunitarios han realizado un estudio sobre los nanotubos de carbono que demuestra que estas moléculas de extraordinaria resistencia se pueden descomponer en carbono y agua aplicando una enzima que se encuentra en los leucocitos. Este hallazgo, publicado en la revista Nature Nanotechnology, abre la posibilidad de utilizar este nuevo material de forma segura en los ámbitos de la medicina y la industria.
