UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE INGENIERAS Y ARQUITECTURAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES

LAS INVESTIGACIONES RECIENTES EN EL CAMPO DE LA MICRO Y NANOELECTRONICA Y SUS APLICACIONES

NOMBRE : PEDRO CRUZ OSORIO

LIMA - PER

2012

INTRODUCCIONCada da es ms frecuente escuchar los trminos nanotecnologa, nanopartculas, nanoestructuras, etc, en conversaciones de la vida cotidiana, pero para la mayora de las personas aun es difcil imaginar estos trminos fuera del contexto cientfico o de la ciencia ficcin. Sin embargo, es innegable el impacto que el estudio de las nanociencias y los desarrollos nanotecnolgicos tendrn en los mbitos social, cultural y econmico de la vida diaria de todos nosotros. Por un lado, el escenario positivo nos presenta los grandes beneficios que nos traer la nanotecnologa en los mbitos de salud, alimentos, energa, medio ambiente, electrnica y telecomunicaciones, etc.Sin embargo, la visin contraria nos muestra tambin, casi en los mismos mbitos de aplicacin, los riesgos que acarreara el uso de los nuevos desarrollos nanotecnolgicos. En este trabajo queremos hacer un paralelismo entre lo que sera la nanotecnologa actual y lo que ha sido el desarrollo de la industria microelectrnica desde su origen hasta nuestros das, con el fin de resaltar los beneficios innegables que la microelectrnica ha aportado a nuestro modo de vida. Por otro lado, si nuestros pases latinoamericanos no son capaces de afrontar las fuertes inversiones econmicas que se requieren para realizar investigacin en nanociencias, estaramos rezagndonos una vez ms de los grandes avances tecnolgicos, como sucedi en el caso de la industria microelectrnica y de semiconductores. Este hecho a la larga nos trajo dependencia econmica y tecnolgica de los pases industrializados y constituye uno ms de los riesgos colaterales que la nanotecnologa traera a los pases menos desarrollados si no se toman a tiempo las decisiones pertinentes para lograr una mayor inversin en ciencia y tecnologa. Sin lugar a dudas, la nanotecnologa ser la ciencia del siglo XXI y nos traer innumerables desarrollos en la industria electrnica y de la informacin, y en general con importantes aplicaciones mdicas, industriales y medioambientales. La nanotecnologa no solamente est abriendo el camino a la prxima revolucin tecnolgica, sino que el impacto social, cultural y econmico que tendr en nuestra vida diaria es apenas imaginable, ya que al igual que el automvil y la computadora, la nanotecnologa bien puede cambiar al mundo. Qu es la nanotecnologa? El prefijo nano proviene del latn nanus que significa muy pequeo o enano, y corresponde a una milmillonsima (10-9) parte de algo. Generalmente se aplica a nombres de unidades de medida para designar el submltiplo correspondiente. As por ejemplo, un nanmetro (nm) equivale a la milmillonsima parte de un metro (o millonsima parte de un milmetro). Para tener un punto de comparacin podemos decir que un cabello humano tiene 80000 nm de grueso, que el dimetro de una molcula de ADN es de 2.5 nm y que el dimetro de un tomo es de un tercio de nanmetro. Las nanociencias se pueden describir como aquellas que estudian estructuras u objetos con al menos una de sus dimensiones en la escala del nanmetro. El anlisis de dichas estructuras incluye la caracterizacin de sus propiedades (sean qumicas, mecnicas, electrnicas, pticas, magnticas, etc.), el estudio de la interaccin que puedan tener con otras nanoestructuras, con ondas electromagnticas, con medios biolgicos, etctera y la descripcin de los fenmenos que puedan ocurrir a dicha escala. Por otro lado, la nanotecnologa correspondera a la capacidad tcnica para modificar y manipular la materia para poder desarrollar estructuras o dispositivos funcionales, con dimensiones inferiores a los 100 nm, para potenciales aplicaciones tecnolgicas. Por ejemplo, una estructura tpica en los dispositivos producidos por la industria microelectrnica actual sera cientos de veces ms grande que una nanoestructura con dimensiones inferiores a unas pocas decenas de nanmetros. Hasta ahora las estructuras ms pequeas que se han alcanzado en circuitos integrados hechos en laboratorios de investigacin van de los 10 a los 20 nm, es decir, una dcima parte de las dimensiones que encontramos actualmente dentro de los circuitos integrados comerciales. La primera referencia detonadora de la posibilidades de las nanociencias fue la pltica que Richard Feynman (Premio Nobel de Fsica, 1965) dio en 1959 en la reunin anual de la American Physical Society con el ttulo Hay espacio de sobra al fondo [1], en la cual predeca la posibilidad de que los fsicos pudieran eventualmente manipular la materia a la escala molecular y aun a la escala atmica, y que esto debera producir una nueva revolucin tecnolgica. Los principios de la fsica, como yo los veo, no niegan la posibilidad de maniobrar cosas tomo por tomo. Esto no es un intento de violar alguna ley; es algo que en principio se puede hacer, pero en la prctica no se ha hecho porque somos demasiado grandes, deca Feynman en 1959. Fue hasta principios de la dcada de los 80s con la invencin de los microscopios de tunelaje y de fuerza atmica que comenz a vislumbrarse la posibilidad no solamente de ver, sino de verdaderamente manipular los tomos.

APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGIA

El campo de la nanotecnologa es an muy reciente y, aunque ya existen algunas aplicaciones importantes, en muy pocos aos se desarrollarn un sinfn de utilidades ms en reas tan diversas como la energa, la medicina, la construccin o la alimentacin.Por el momento, ya se emplean en: Sensores para aplicaciones mdicas, control medioambiental o fabricacin de productos qumicos y farmacuticos. Tcnicas fotovoltaicas para fuentes de energa renovables. Materiales ms ligeros y ms fuertes para la industria aeronutica y del automvil. Envolturas inteligentes para el mercado de alimentos. Tecnologas visuales que permiten pantallas ms ligeras, flexibles y finas. Tcnicas de diagnstico 'Lab-on-a-chip'. Cremas de proteccin solar. Gafas y lentes con capas imposibles de rayar. Aparatos tecnolgicos como impresoras, reproductores de CD... Cristales autolimpiables. Ropa anti grmenes. Sensores para sistemas de seguridad.Aparte de lo que existe y se puede utilizar, existen reas potenciales en la que la nanotecnologa tendr mayor impacto, y son las que a continuacin se describen: a) Almacenamiento, produccin y conversin de energa. b) Aumento en la productividad agrcola; deteccin y control de plagas. c) Tratamiento de aguas residuales y soluciones a la contaminacin atmosfrica. d) Diagnstico, monitoreo y cura de enfermedades; sistemas de administracin de frmacos. e) Procesamiento de alimentos y otros bienes de consumo. f) Nuevos materiales para diversas industrias (textil, automotriz, construccin, pinturas, deportes). g) Desarrollo en general de la nanoelectrnica, la optoelectrnica y la bioelectrnica.Descritas en detalle, muchas de las aplicaciones que an estn por venir podran parecer ms a ciencia ficcin que a otra cosa. Sin embargo, en el rea de la salud, ya se habla de nanodoctores, nanorrobots o ms bien de nanocpsulas que viajarn a travs de cuerpo humano con la finalidad de detectar enfermedades, virus, tumores o alguna otra anomala fsico-qumica y poder administrar en ese momento, de manera selectiva y especfica, los medicamentos necesarios para solucionar el problema. A largo plazo, esto podra llevarnos a pensar que muchas de las enfermedades que aquejan a los seres humanos sern controladas o completamente erradicadas. Tambin se podra eliminar la necesidad de ciruga y detener los procesos de envejecimiento. Todo esto constituye un gran mercado econmico para las grandes compaas farmacuticas de los pases desarrollados.Por otro lado, en el rea de la computacin, la informacin y las telecomunicaciones ya estamos tan acostumbrados a la aparicin peridica en el mercado de nuevos desarrollos tecnolgicos, que ya no nos asombra la gran capacidad de almacenamiento de los discos duros o la memoria, el aumento en la velocidad de procesamiento debido no solamente a la miniaturizacin, sino tambin por la integracin de componentes pticos o el descubrimiento de nuevos materiales. Al final de cuentas tendremos mquinas y dispositivos electrnicos ms rpidos, ms potentes, ms compactos, ms baratos y que se desarrollaron usando menos materiales y menor energa. Por otro lado, en el caso de la industria de la manufactura, al volverse los componentes ms pequeos, los mtodos de la robtica convencional no servirn y por lo tanto el autoensamblado ofrece una nueva manera de acercarnos al problema del ensamblado de estructuras con dimensiones nanomtricas. Aqu, la mencin del autoensamblado nos hace pensar por ejemplo en el ADN. Se trata de una molcula bien conocida por la biologa, forma estructuras predecibles y se autoensambla de manera programada a partir de pares de secuencias de base. Esto ha llevado a pensar en integrar al ADN en los componentes usados por la actual industria microelectrnica para conectar nanocircuitos, incluyendo nanoalambres y nanopartculas, aprovechando la selectividad del DNA, ya que puede adherirse al rea superficial de las nanopartculas para construir arreglos o estructuras ordenadas. Nuevamente este sera un gran paso hacia adelante en el desarrollo de la micro y nanoelectrnica hacia la bioelectrnica. Sin embargo, esta posibilidad de encontrar soluciones para conectar transistores tambin ha llevado a pensar escenarios negativos, en los cuales diminutos robots, invisibles y descontrolados, se auto replicaran hasta el punto de poner en peligro a la humanidad entera.

Eric Drexler en su libro El surgimiento de las mquinas de creacin [2] fue el primero en dar a conocer al gran pblico una visin global sobre esta nueva tecnologa molecular. Ah describe no solamente la capacidad y enorme potencial de la nanotecnologa, sino tambin el impacto que pudiera tener en los mbitos mdico, ambiental y econmico, adems de los posibles riesgos y miedos asociados. En este tenor, aqu podemos mencionar tambin las investigaciones que llevan a cabo grandes corporaciones como Monsanto en al rea de la ingeniera gentica para modificar organismos como semillas o plantas para lograr en principio una mayor productividad en el campo [10]. Sin embargo, aun faltan muchos estudios para determinar cul sera el impacto que tendran los alimentos producidos a partir de estos organismos genticamente modificados en la salud del consumidor o en el medio ambiente a corto y a largo plazo [3]. Estas visiones catastrficas sobre las posibles implicaciones negativas de los desarrollos de la nanotecnologa no han detenido las cuantiosas inversiones econmicas destinadas a la investigacin en nanociencia y nanotecnologa por parte de grandes compaas multinacionales de todos los sectores industriales y organismos pblicos de los pases desarrollados. Desgraciadamente, tambin se destinan grandes cantidades de dinero para estudiar las potenciales aplicaciones militares de la nanotecnologa. Con horror escuchamos hablar de armas biolgicas/qumicas computarizadas, dispositivos inteligentes suficientemente pequeos para no ser descubiertos, armas inteligentes para matar slo a soldados enemigos y no a personas inocentes, etc. Como hemos podido constatar, la nanotecnologa tiene un carcter realmente multidisciplinario, con muchos mbitos posibles de aplicacin para sus desarrollos (salud, comunicaciones, ecologa, alimentos, militar, etc.). Entonces, si queremos evaluar su impacto en tan diversas actividades humanas, resulta que no podemos generalizar y es imposible utilizar la simple dicotoma buena-mala para calificarla. Nos damos cuenta que todos los posibles usos no deseados y los riesgos potenciales de la nanotecnologa estn directamente relacionados con los grupos o sectores que destinan los recursos para tal o cual investigacin y finalmente son quienes toman las decisiones. Es obvio que las grandes corporaciones buscan recuperar su inversin y multiplicarla en el menor tiempo posible, independientemente de los posibles efectos negativos que sus desarrollos (medicamentos, alimentos, materiales, etc.) pudieran tener sobre la salud del consumidor o sobre el medio ambiente, sobre todo si no existen los estudios necesarios para evaluar dicho impacto a corto o mediano plazo. El hecho es que el consumidor termina siendo una especie de rehn de las grandes compaas que deciden sobre su salud, alimentacin, hbitos de ocio o consumo en general. Por ms que nos parezcan terrorficas y con un cierto grado de cinismo, lo mismo sucede con las aplicaciones militares en las que el bando que desarrolla una tecnologa en particular no durar en utilizarla en su propio beneficio para dominar a su oponente. As, en cuestin de desarrollos tecnolgicos, todo pareciera depender de quin financia y para qu fines.Llegamos entonces a la gran pregunta que todos debemos de plantearnos, y sobre todo los cientficos que desarrollan innovaciones nanotecnolgicas. Son realmente neutrales en s mismas las investigaciones cientficas y tecnolgicas o responden a ciertos intereses? Como ya lo mencionamos antes, muchas de las tecnologas son financiadas por las grandes corporaciones que buscan necesariamente recuperar su inversin en el menor plazo posible. De esta forma, se deben en general a quienes las financian y deben responder a sus intereses. Por lo tanto, la situacin pareciera ser as de simple: las innovaciones tecnolgicas no se dan por s solas, ni tampoco se vuelven posteriormente buenas o malas dependiendo de quin las use. Sin embargo, debido al vertiginoso desarrollo de la actividad cientfica y para moderar un poco la gran responsabilidad que tienen los cientficos ante la sociedad, podemos mencionar que algunas veces no les es posible vislumbrar en el corto plazo potenciales repercusiones o aplicaciones negativas que pudieran tener en el futuro sus estudios, especialmente cuando se trata de investigaciones en ciencia bsica o fundamental. A pesar de esto, debemos tener la clara conviccin de que no existe una fatalidad o lgica inexorable en la investigacin tecnologa y de que sta debe ser controlada por el hombre, aun existiendo intereses tan simples como los del libre mercado capitalista. A la conclusin a la que debemos llegar es que las nanociencias y la nanotecnologa estn necesariamente condicionadas por valores, es decir, no podemos pensar utpicamente que son neutrales en s mismas y que no responden a ningn tipo de intereses. Es obvio que esto sucede particularmente con la investigacin que se realiza en los pases industrializados, pero los pases menos desarrollados muchas veces siguen las mismas estrategias de los primeros. Lo ideal sera que los pases menos desarrollados pudieran generar un liderazgo cientfico que respondiera a sus expectativas y buscara soluciones a las necesidades especficas de su poblacin. Este sera realmente el sueo dorado que permitira llevar desarrollo econmico y bienestar social a partir de la investigacin cientfica y sus potenciales aplicaciones tecnolgicas. Partiendo de la nocin sobre la no neutralidad de la investigacin cientfico tecnolgica y de que necesariamente est condicionada por valores de sus principales actores, entonces sus implicaciones sociales deberan ser principalmente aquellas que maximizaran el beneficio para toda la humanidad, sin ventajas o beneficios particulares para los pases ms desarrollados, que generalmente ejercen una dependencia tecnolgica sobre los dems. Esta bsqueda del equilibrio tecnolgico entre los pases industrializados y no desarrollados nos llevara a la democratizacin de la ciencia y el conocimiento, lo cual evidentemente acarreara desarrollo econmico y bienestar social para todos por igual. Aqu podemos mencionar el caso nico del internet que, aun sin haberse democratizado lo suficiente como para ser utilizado de manera rutinaria por la mayora de la poblacin mundial, ha permitido acceder a informacin y conocimiento especficos que de otra manera estaban vedados aun para personas con un cierto nivel de preparacin. As, a medida que la actividad cientfica genera nuevos conocimientos, tambin contribuye a la formacin de recursos humanos especializados y a la diseminacin de la informacin en general, todo lo cual es indispensable para la construccin de una sociedad ms democrtica basada en el conocimiento. Por lo tanto, aun si est guiada y condicionada por una serie de valores asociados al cientfico mismo, la investigacin tecnolgica deber ser ms valorada en el caso de que tenga como fin el desarrollo econmico y bienestar social de la mayora de la gente.

SITUACIN DE LA NANOTECNOLOGA EN EL PERLa nanotecnologa es un fenmeno reciente en el Per, como en todo el mundo. Durante la dcada del noventa, un reducido nmero de investigadores universitarios seguan su evolucin activamente en el mbito de las ciencias naturales y la ingeniera, usando la palabrananotecnologapara sobredimensionar sus capacidades de generar bienestar, otras veces para atribuirle efectos nocivos.El papel de los investigadores es fundamental porque adems de tener la competencia acadmica para tratar el tema deben ser la fuente de informacin certera y fundamentada para el pblico no especialista. (Guterra, A.Estado situacional de la nanotecnologa en el Per)Se han identificado institutos de investigacin y universidades que trabajan en temas de agua, simulacin de computadoras para el diseo de nanoestructuras, fabricacin de nanomateriales, entre otros. Existen grupos locales investigando en la aplicacin de nanotecnologa a problemas de contaminacin ambiental, aunque an no existen entidades que investiguen los posibles riesgos de la aplicacin de la nanotecnologa. En total se cuentan 24 unidades de investigacin. Cabe destacar que tambin existe inters de los jvenes egresados por continuar estudios de posgrado en universidades extranjeras en temas de nanotecnologa.En relacin a los usos de la nanotecnologa en nuestro pas, las aplicaciones mdicas se perfilan como las de mayor impacto, tanto por sus consecuencias directas sobre la salud como por los volmenes monetarios que movilizar a mediano plazo. Sin embargo, una de las aplicaciones ms importantes es la mejora de la calidad del agua para consumo humano y la sanidad asociada a su distribucin, almacenamiento y disposicin final.

CONCLUSIONESLa nanotecnologa es una ciencia multidisciplinaria que involucra a la Biologa, la Qumica, la Ciencia de Materiales y la Ingeniera, con la Fsica como su eje fundamental, y nos llevar a potenciales aplicaciones tecnolgicas. Sin lugar a dudas, la nanotecnologa ser la ciencia del siglo XXI y nos traer innumerables desarrollos en la industria electrnica y de la informacin, y en general con importantes aplicaciones mdicas, energticas, industriales y medioambientales. Estas investigaciones requieren una inversin econmica muy elevada en ciencia y tecnologa que los pases en desarrollo tal vez no sean capaces de afrontar. Si as fuera, estaramos rezagndonos una vez ms de los grandes avances tecnolgicos, como sucedi en el caso de la industria microelectrnica y de semiconductores, lo que a la larga nos trajo dependencia econmica y tecnolgica de los pases industrializados. Esta dependencia sera uno ms de los riesgos colaterales que la nanotecnologa traera a los pases menos desarrollados si no se toman a tiempo las decisiones pertinentes para lograr una mayor inversin en ciencia y tecnologa para formar personal altamente calificado, diseminar el conocimiento y generalizar el bienestar social. Aun considerando los efectos positivos o negativos de algunos desarrollos nanotecnolgicos debidos a la inherente no neutralidad de la investigacin cientfico-tecnolgica, portadora de valores e intereses sociales a travs de los propios cientficos, podemos decir que la nanotecnologa est abriendo el amino a la prxima revolucin tecnolgica. Esperemos que todos los beneficios prometidos estn al alcance de la mayora de la poblacin tanto de los pases ricos como de los pobres, para no aumentar an ms el abismo econmico, social y cultural entre ambos esquemas de desarrollo.

REFERENCIAS[1] FEYNMAN, Richard, There is Plenty of Room at the Bottom, Engineering and Science, California Institute of Technology, Pasadena, 1960. http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html[2] DREXLER, Eric, Engines of Creation: the coming era of nanotechnology, Anchor Press/Doubleday, New York, 1986. http://www.e-drexler.com/index.html[3] http://progolfo.biciverde.org/article.php3?id_article=102http://www.oei.es/memoriasctsi/mesa6/m06p20.pdfhttp://www.innovacantabria.com/cantabria-emprende/22-noticias-cantabria-emprende/2247-aplicaciones-de-la-nanotecnologIahttp://www.nanotecnologia.com.pe/n_info_05.html