Estos son los eventos más importantes para la nanotecnología a lo largo de la historia de la humanidad.
Para comenzar debes saber que el trabajo y el aprovechamiento de los nanomateriales a ocurrido desde hace muchísimo tiempo, sin embargo, han sido los avances tecnológicos los que han permitido un pleno conocimiento y control sobre estas estructuras nanométricas.
📜 Nanotecnología en las Civilizaciones Antiguas 🏺⏳
A lo largo de la historia de la nanotecnología vemos que distintas civilizaciones de la Antigüedad se beneficiaron de su uso en diversos campos. Todo apunta a que no tenían idea de lo que ocurría en los materiales a escala nanométrica, sin embargo, si observaban sus propiedades mejoradas y su mayor utilidad.
´´Nuestros antepasados fueron capaces de desarrollar por azar, sin comprender lo que estaban haciendo. Basándose en la experiencia acumulada a través de ensayos, con éxitos y fracasos”.
Podemos encontrar ejemplos en técnicas de orfebrería, cristalería y diseños de vitrales; en la medicina antigua, en armamento y en cosméticos.
⚔ Espadas de Damasco ⚔
El acero del que estaban hechas estas espadas se distinguía de los demás por su dureza y flexibilidad. Fue obtenido en la India en el 300 A.C. y exportado al Medio Oriente.
El acero es una aleación de hierro y carbono, pero este acero además de contener partículas de carburo de hierro (Fe3C) o cementita, presentaba nanotubos de carbono, esto fue comprobado en 2006.
Copa de Licurgo 🍷
Esta copa en jaula (diatretum) de vidrio romano es del siglo IV d.C. Es considerada el cristal más sofisticado antes de la Era Moderna y se encuentra exhibida en el Museo Británico, que la adquirió en 1958.
Ha maravillado porque tiene propiedades dicroicas, refleja la luz verde y transmite la luz roja. Lo que provoca que dependiendo del punto de vista del observador y la colocación de la fuente de luz se vea de color verde jade opaco o de un color rojo rubí translúcido.
Sus propiedades ópticas se deben a que el vidrio está impregnado con nanopartículas de oro y plata de entre 50 y 100 nanómetros, en una proporción de 7:3.
Vitrales de catedrales medievales
Entre el siglo IV y hasta XIII aprox. los vitrales de las catedrales se confeccionaban a partir de una matriz vítrea, que hoy es conocida como una solución coloidal de oro y plata.
Las tonalidades de los vidrios se obtenían dependiendo de los tamaños y formas de las nanopartículas de oro y plata dispersas en la matriz de vidrio, caso similar al de la copa de Licurgo.
Un color muy popular que pinto vitrales tanto de casas como de iglesias, fue el Púrpura de Cassius. Su nombre viene del químico Andreas Cassius, quien lo descubrió en la década de 1650. Fue el primer pigmento sintético de color púrpura, utilizado para colorear vidrio y porcelana, dando un color violeta muy hermoso. Se preparaba agregando cloruro de estaño a una solución de oro, provocando la formación de coloides de oro de tamaño nanométrico.
🏺 Lustre 🏺
Es una técnica que fue usada por los ceramistas musulmanes entre los siglos IX-XVI. Se cree que la técnica se inventó en Egipto, para usarse sobre vidrio, y fue llevada por los trabajadores artesanos a Mesopotamia.
Esta técnica consiste en esmaltar con colores metálicos las cerámicas, gracias al uso de nanopartículas de metales como el oro, el estaño o la plata.
Azul maya
Es un pigmento inventado por los mayas en el año 800 D.C. aprox. Era ampliamente utilizado en pinturas murales, esculturas y decoraciones, no solo por los mayas, sino también por otras civilizaciones mesoamericanas.
Lo caracteriza un fuerte color azul turquesa, que se consigue mezclando arcilla palygorskita e índigo (obtenido de la planta Indigofera sufrutticosa) y calentado la mezcla a una temperatura de 100-110 °C durante algunas horas, este es un paso crucial para formar el azul maya.
Una de las peculiaridades que presenta es la resistencia a la degradación en condiciones ambientales muy adversas, esto se debe a que este material híbrido orgánico/inorgánico, es un nanocomposito.
El índigo o añil rellena los “surcos” de tamaño nanométrico que se encuentran en la superficie de los cristales de arcilla palygorskita. Se forman enlaces de hidrógeno entre la molécula del colorante y la arcilla, esto explica la estabilidad y el color del complejo.
*Surcos. Mitad de los canales cortados en la dirección del eje de las fibras.
Medicina de India Antigua
En el siglo VII d.C., Nāgārjuna (erudito y filósofo budista) describió la preparación de medicamentos herbo-minerales y herbo-metálicos mediante un calentamiento prolongado y pirólisis.
El proceso se basa en los mismos principios de la nanotecnología moderna, como el uso de hierbas como agente reductor para la síntesis de nanomateriales. Con este método, desarrolló medicamentos rejuvenecedores a partir de mercurio, azufre y oro.
El Ayurveda o «ciencia de la vida» es el sistema médico tradicional practicado en India desde hace más de 4 milenios. Utilizan medicamentos herbo-metálicos que son sometidos a un proceso conocido como "bhasmikaran", donde el metal es oxidado, mezclado con preparaciones de hierbas e incinerado.
Este proceso cambia la estructura, produciendo un polvo suave y ligero con partículas de tamaño nanométrico que varía de 10 a 50 nm.
Estas preparaciones de minerales metálico, se llaman Bhasma y se prescriben en medicamentos ayurvédicos desde el siglo VII d.C. Un ejemplo, es el Swarna bhasma (oro bhasma) recetado para el asma bronquial, artritis reumatoide, diabetes mellitus y enfermedades del sistema nervioso. Generalmente se administra por vía oral mezclado con miel, manteca o leche.
Cosméticos de India Antigua
El Kajal (similar al kohl) es un cosmético de color negro utilizado para decorar los ojos. Se preparaba con hollín, ya sea recogido de las lámparas que queman algodón con aceites vegetales (mostaza, coco) o alcanfor. Dicho hollín tiene una extensa red de nanotubos de carbono.
Vídeo: Historia de la Nanotecnología en la Antigüedad
Trabajos previos, cada vez más cerca…
Faraday y los coloides de oro
En 1857, Michael Faraday estudió la preparación y propiedades ópticas y electrónicas de las suspensiones coloidales de oro “Ruby”. La razón por la cual obtenía el color rubí es debido al tamaño de las nanopartículas de oro.
Las piezas grandes de oro que podemos ver a simple vista, como por ejemplo las pepitas, se ven brillantes y doradas, pero cuando el oro se hace muy, muy pequeño, interactúa de manera distinta con la luz y lo vemos de otro color. Dependiendo del tamaño nanométrico y la forma de las partículas es el color que presenta.
Primera vez que se usa el término nanómetro
El químico Richard Zsigmondy fue el primero en medir el tamaño de partículas como los coloides de oro. Para indicar el tamaño utilizo el término nanómetro, siendo el primero en usarlo. En 1925 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo sobre los coloides.
Irving Langmuir, ganador del Premio Nobel de Química de 1932, introdujo el concepto de monocapa, una capa de material de una molécula de espesor.
Ernst Ruska y Max Knoll usó varias bobinas en una serie para construir el primer microscopio electrónico en 1933. Gracias a su invento, superaron la barrera de resolución impuesta por las limitaciones de los instrumentos ópticos clásicos, permitiendo así la futura obtención de imágenes de nanopartículas.
Surge la idea de trabajar a escalas muy muy pequeñas
El físico Richard Feynman en 1959, en su discurso “Hay espacio de sobra aquí adentro”, hacía ver que no existe nada en las leyes físicas que impidan al hombre diseñar, manipular y controlar cosas a escala microscópica.
“ninguna ley física prohíbe que se puedan hacer cosas como miniaturizar las computadoras y escribir la información contenida en los 24 volúmenes de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler”
Concepto de Nanotecnología
No sería hasta 1974 cuando el japones Norio Taniguchi, propusiera el término nanotecnología. Lo definió como “la nanotecnología consiste en el procedimiento de separación, consolidación y deformación de materiales átomo por átomo o molécula por molécula”.
En 1981 Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, dos físicos vinculados a la empresa IBM, lograron diseñar el microscopio de Efecto Túnel, más tarde en 1986 serían reconocidos con el Premio Nobel de Física. Es capaz de mirar a los átomos individuales sobre una superficie metálica, también puede mover átomos individuales
Este instrumento fue fundamental en el desarrollo de la nanociencia y la nanotecnología, ya permitió múltiples descubrimientos.
Louis Brus trabajando en AT&T Bell Laboratories, descubrió unos nanocristales semiconductores coloidales, llamados puntos cuánticos. Esto ocurrió aproximadamente en 1982.
En 1985 los profesores Kroto y Smalley, realizando experimentos para convertir carbono gaseoso en hollín, fenómeno que se produce en las estrellas, descubrieron unas nuevas estructuras. Una de ellas una molécula de fórmula C60, que tiene una estructura similar a una pelota de fútbol, y se conocen como buckyballs o fullerenos (en honor del arquitecto Buckminster Fuller).
En 1986, K. Erik Drexler, publicó el libro “Máquinas de la Creación” donde imaginaba un mundo totalmente cambiado gracias a la nanotecnología.
Hablaba sobre la existencia de mini-robots, diminutos, llamados “ensambladores”, capaces de tomar moléculas individuales y ponerlas en sitios específicos, para formar cualquier estructura deseada, como armar un lego. Podían reproducirse a ellos mismos, haciendo posible construir cualquier cosa. También tenían la capacidad de hacer reparaciones a nivel molecular en medicina, estos nanorobots viajan al lugar indicado para destruir virus, células cancerosas o reparar el cuerpo y de esa manera alcanzar una virtual inmortalidad.
En 1987, se entregó una patente de EU a la compañía Hyperion Catalysis, por la producción de “fibrillas cilíndricas de carbono", con un diámetro de entre 3.5 y 70 nanómetros y una longitud 100 veces más grande que el diámetro.
En 1990, Don Eigler de IBM utilizaron un microscopio de efecto túnel para manipular 35 átomos de xenón individuales en una superficie de níquel y formaron las letras del logotipo de IBM.
En 1991, Drexler, Peterson y Pergamit, publican el libro titulado "Unbounding the Future: the Nanotechnology Revolution" en el que habla sobre las diversas posibilidades que presenta el ensamblaje molecular, donde destaca el uso que podría tener en la medicina, indicando que el cuerpo ya usa "máquinas moleculares naturales" como enzimas digestivas y hemoglobina.
Se dice que a partir de ahí se comienza a usar el famoso término "nanomedicina”.
En 1991, Sumio Iijima descubre los nanotubos de carbono por Microscopía Electrónica de Transmisión.
En 1999, Chad Mirkin de la Universidad de Northwestern inventó la nanolitografía por inmersión (DPN) que llevó a la fabricación de "escritura" reproducible de circuitos electrónicos, así como a la creación de patrones de biomateriales para la investigación de biología celular y nanoencriptación.
En 1999 se presenta la Iniciativa Nacional en Nanotecnología en EU durante el gobierno de Bill Clinton.
La nanotecnología entra al mercado
En el 2000 comenzaron a aparecer los primeros productos de consumo que utilizaban nanotecnología, como parachoques de automóviles resistían abolladuras y arañazos, pelotas de golf que vuelan más rectas, raquetas de tenis más rígidas, bates de béisbol con mejor flexión y golpeo, nanoplata antibacteriana en calcetines, protectores solares transparentes, ropa resistente a las arrugas y las manchas, cosméticos terapéuticos de penetración profunda, revestimientos de vidrio resistentes a los arañazos, baterías de recarga más rápida para herramientas eléctricas inalámbricas y pantallas mejoradas para televisores, teléfonos móviles y cámaras digitales.
En 2003 George Bush promulgó la Ley de Investigación y Desarrollo de Nanotecnología del siglo XXI. Convirtiendo la investigación en nanotecnología en una prioridad nacional.
En 2004, Xu mientras purificaba nanotubos de carbono descubre los puntos de carbono con un tamaño inferior a 10 nm.
En 2006, Paul Rothemund desarrolló el origami de ADN con andamios, mejorando la complejidad y el tamaño de las nanoestructuras de ADN autoensambladas. Este método permitió la creación de muchas estructuras largas que antes no podían construirse mediante una forma menos demandante en niveles de diseño y síntesis.
En 2013, IBM lanzó "Un niño y su átomo: la película más pequeña del mundo" en la que los átomos se mueven utilizando un microscopio de efecto túnel. Esta grabación buscaba promover aún más la investigación de IBM en el campo de la memoria a escala atómica y revelar lo último desarrollos y nuevas posibilidades en nanotecnología.
Vídeo Historia de la Nanotecnología en la Era Moderna
REFERENCIAS
Sharon M. History of Nanotechnology: From Pre-Historic to Modern Times. (2019).
La nanotecnología a 40 años de su aparición: Logros y tendencias. (2015).
Javier Gamo-Aranday, Joaquín Tutor-Sanchez. ENSEÑAR NANOTECNOLOGÍA A TRAVÉS DE NUESTROS ANTEPASADOS. (2015).
Mario I. Molina. NANOTECNOLOGIA, CIENCIA DE LO DIMINUTO. (2002).
José M. Oliva M. COPA DE LICURGO: CUANDO CIENCIA Y ARTE SE DAN LA MANO PARA HACER HISTORIA.
AZUL MAYA una maravillosa nanotecnología precolombina. (2008).
Sandra M. Aragón R. RETOS NANO-DIDÁCTICOS: UNA APROXIMACIÓN EN BÁSICA PRIMARIA A LOS CONCEPTOS DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA. (2020).
