Nanotecnoloxía

[350px|miniatura|Representación animada dun [nanotubo de carbono.]]
A **nanotecnoloxía** é a manipulación da materia a escala nanométrica. A máis temperá e difundida descrición da nanotecnoloxía refírese o obxectivo tecnolóxico particular de manipular en forma precisa os átomos e moléculas para a fabricación de produtos a macroescala, agora tamén referida como nanotecnoloxía molecular. Subsecuentemente unha descrición máis xeneralizada da nanotecnoloxía foi establecida polo National Nanotechnology Initiative, no que define a nanotecnoloxía como a manipulación da materia de polo menos unha dimensión do tamaño de entre 1 a 100 nanómetros. Esta definición reflicte o feito de que os efectos mecánico cuánticos son importantes a esta escala do dominio cuántico e, así, a definición cambiou desde unha meta tecnolóxica particular a unha categoría de investigación incluíndo todos os tipos de investigación e tecnoloxías que teñen que ver coas propiedades especiais da materia que ocorren baixo certo limiar de tamaño. É común o uso da forma plural de "nanotecnoloxías" así como "tecnoloxías de nanoescala" para referirse ao amplo rango de investigacións e aplicacións cuxo tema en común é o seu tamaño. Debido á variedade de potenciais aplicacións (incluíndo aplicacións industriais e militares), os gobernos investiron miles de millóns de dólares en investigación da nanotecnoloxía. A través do seu programa *National Nanotechnology Initiative*, os Estados Unidos investiu 3,7 mil millóns de dólares. A Unión Europea investiu 1,2 mil millóns e o Xapón 750 millóns de dólares.

Nano é un prefixo grego que indica unha medida (10−9 = 0,000&nbsp;000&nbsp;001), non un obxecto; de xeito que a nanotecnoloxía caracterízase por ser un campo esencialmente multidisciplinar, e ligado exclusivamente pola escala da materia coa que se traballa.

A nanotecnoloxía definida polo tamaño é naturalmente un campo moi amplo, que inclúe diferentes disciplinas da ciencia tan diversas como a ciencia de superficies, química orgánica, bioloxía molecular, física dos semicondutores, almacenamento de enerxía, microfabricación etc. As investigacións e aplicacións asociadas son igualmente diversas, indo desde extensións da física dos dispositivos a novas aproximacións completamente novas baseadas no autoensamblaxe molecular, desde o desenvolvemento de novos materiais con dimensións na nanoescalas ao control directo da materia a escala atómica.

Hoxe en día os científicos están debatendo o futuro das implicacións da nanotecnoloxía. As súas funcións son moi diversas: empréganse para medir ou detectar, para inducir procesos físico-químicos, como compoñentes de múltiples dispositivos (p.ex pantallas de cristal líquido) etc. Así mesmo os seus campos de aplicación van desde á microelectrónica, á biomedicina (p.ex. nanocápsulas liberadoras de fármacos, nanobiosensores etc.) e produción de enerxía. Por outra banda, a nanotecnoloxía fai xurdir as mesmas preocupacións que calquera nova tecnoloxía, incluíndo preocupacións achega da toxicidade e o impacto ambiental dos nanomateriais, e os seus potenciais efectos na economía global, así como especulacións achega de varios escenarios apocalípticos. Estas preocupacións levaron ao debate entre varios grupos de defensa e gobernos sobre se se requireén regulacións especiais para a nanotecnoloxía.
## Definición 
A nanotecnoloxía comprende o estudo, deseño, creación, síntese, manipulación e aplicación de materiais, aparellos e sistemas funcionais a través do control da materia a nanoescala, así como a explotación de fenómenos e propiedades da materia a nanoescala.
Cando se manipula a materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos e propiedades totalmente novas. Polo tanto, os científicos utilizan a nanotecnoloxía para crear materiais, aparellos e sistemas novedosos e pouco custosos con propiedades únicas.
## Historia 
O gañador do premio Nobel de Física de 1965, Richard Feynman, foi o primeiro en facer referencia ás posibilidades da nanociencia e a nanotecnoloxía nun discurso que deu no Instituto Tecnolóxico de California (Caltech) o 29 de decembro de 1959, titulado *No fondo hai espazo dabondo* (''There's Plenty of Room at the Bottom*), no que describe a posibilidade da síntese vía a manipulación directa dos átomos. O termo "nanotecnoloxía" foi usado por primeira vez por Norio Taniguchi no ano 1974, aínda que isto non é amplamente coñecido.
miniatura|Comparacións dos tamaños dos nanomateriais.
Inspirado nos conceptos de Feynman, en forma independente K. Eric Drexler usou o termo "nanotecnoloxía" no seu libro do ano 1986 *Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology* (en galego: Motores da creación: A chegada da era da nanotecnoloxía), no que propuxo a idea dun "ensamblador" a nanoescala que sería capaz de construír unha copia de si mesmo e doutros elementos de complexidade arbitraria cun nivel de control atómico. Tamén no ano 1986, Drexler co-fundou The Foresight Institute (en galego: O Instituto de Estudos Prospectivos), co cal xa non ten relación, para axudar a aumentar a conciencia e comprensión pública dos conceptos da nanotecnoloxía e as súas implicacións.

Así, o xurdimento da nanotecnoloxía como un campo na década de 1980 ocorreu pola converxencia do traballo teórico e público de Drexler, quen desenvolveu e popularizou un marco conceptual para a nanotecnoloxía, e os avances experimentais de alta visibilidade que atraeron atención adicional a ampla escala aos prospectos do control atómico da materia.

Por exemplo, a invención do microscopio de efecto túnel no ano 1981 proporcionou unha visualización sen precedentes dos átomos e enlaces individuais, e foi usado exitosamente para manipular átomos individuais no ano 1989. Os inventores deste microscopio Gerd Binnig e Heinrich Rohrer do IBM Zurich Research Laboratory (Laboratorio de Investigación de IBM en Zúric) recibiron o Premio Nobel de Física no ano 1986.
[miniatura|175px|esquerda|Buckminsterfulereno C60, tamén coñecido como [Buckminsterfulereno|buckybola, é un membro representativo das estruturas de carbono coñecidas como fulerenos. Os membros da familia dos fulerenos son unha materia principal de investigación que cae baixo o interese da nanotecnoloxía.]]
Os fulerenos foron descubertos no ano 1985 por Harry Kroto, Richard Smalley e Robert Curl, quen en conxunto gañaron o Premio Nobel de Química do ano 1996 Inicialmente o C60 non foi descrito como nanotecnoloxía; o termo foi utilizado en relación co traballo posterior cos tubos de grafeno relacionados (chamados nanotubos de carbono e algunhas veces tamén tubos bucky) o que suxería aplicacións potenciais para dispositivos e electrónica de nanoescala.

A principios da década do 2000, este campo colleitou un incrementado interese científico, político e comercial que o levou tanto á controversia como ao progreso. As controversias xurdiron en relación ás definicións e potenciais implicacións das nanotecnoloxías, exemplificado polo informe da Royal Society achega da nanotecnoloxía. Os desafíos xurdiron da factibilidade das aplicacións imaxinadas polos proponentes da nanotecnoloxía molecular, que culminou nun debate público entre Drexler e Smalley nos anos 2001 e 2003.

Mentres tanto, a comercialización dos produtos baseados nos avances das tecnoloxías a nanoescala comezaron a xurdir. Estes produtos están limitados a aplicacións a granel dos nanomateriais e non involucran o control atómico da materia. Algúns exemplos inclúen á plataforma Nano Silver que utiliza nanopartículas de prata como un axente antibacterial, os protectores solares transparentes baseados en nanopartículas e dos nanotubos de carbono para teas resistentes ás manchas.

Os gobernos movéronse á promoción e o finanzamento da investigación en nanotecnoloxía, comezando por Estados Unidos coa súa iniciativa nanotecnolóxica nacional, que formalizou a definición da nanotecnoloxía baseada no tamaño e que creou un fondo de finanzamento para a investigación a nanoescala.

Para mediados da década do 2000 unha nova e sería atención científica comezou a florecer, emerxeron proxectos para producir unha folla de ruta para a nanotecnoloxía que se centraba na manipulación atómica precisa da materia e que discute as capacidades, metas e aplicacións existentes e proxectadas.

Outras persoas desta área foron Rosalind Franklin, James Dewey Watson e Francis Crick quen propuxo que o ADN era a molécula principal que xogaba un papel clave na regulación de todos os procesos do organismo, revelando a importancia das moléculas como determinantes nos procesos da vida.
 
Pero estes coñecementos foron máis aló, xa que con isto púidose modificar a estrutura das moléculas, como é o caso dos polímeros ou plásticos que hoxe en día atopamos nos nosos fogares. Pero hai que dicir que a este tipo de moléculas pódeselles considerar “grandes”.

Hoxe en día a medicina ten máis interese na investigación no mundo microscópico, xa que nel atópanse posiblemente as alteracións estruturais que provocan as enfermidades, e non hai que dicir das ramas da medicina que saíron máis beneficiadas como é a microbioloxía, inmunoloxía, fisioloxía; xurdiron tamén novas ciencias como a Enxeñaría xenética, que xerou polémicas sobre as repercusións de procesos como a clonación ou a euxénese.

O desenvolvemento da nanociencia e a nanotecnoloxía en América Latina é relativamente recente, en comparación ao que ocorreu a nivel global. Países como México, Costa Rica, Arxentina, Venezuela, Colombia, Brasil e Chile contribúen a nivel mundial con traballos de investigación en distintas áreas da nanociencia e a nanotecnoloxía. Ademais, algúns destes países contan tamén con programas educativos a nivel licenciatura, mestría, posgrao e especialización na área.

## Conceptos fundamentais 
A nanotecnoloxía é a enxeñería de sistemas funcionais a escala molecular. Isto cobre tanto o actual traballo como conceptos que son máis avanzados. No seu sentido orixinal, a nanotecnoloxía refírese á habilidade proxectada para construír elementos desde o máis pequeno todo o máis grande, usando técnicas e ferramentas, que actualmente están a ser desenvolvidas, para construír produtos completos de alto desempeño.

Un nanómetro (nm) é a mil millonésima parte, ou 10−9, dun metro. Por comparación, as típicas lonxitudes de enlace carbono-carbono, ou o espazo entre estes átomos nunha molécula, están ao redor dos  e a dobre hélice dun ADN ten un diámetro de ao redor de 2&nbsp;nm. Por outra banda, a forma de vida celular máis pequena, a bacteria do xénero micoplasma, teñen ao redor de 200&nbsp;nm de longo. Por convención, a nanotecnoloxía é medida no rango de escala de entre  de acordo á definición usada pola iniciativa nanotecnolóxica nacional nos Estados Unidos. O límite inferior está dado polo tamaño dos átomos (o hidróxeno ten os átomos máis pequenos, que teñen un diámetro aproximado dun cuarto de nm) dado que a nanotecnoloxía debe fabricar os seus dispositivos a partir de átomos e moléculas. O límite superior é máis ou menos arbitrario pero atópase ao redor do tamaño en que fenómenos que non poden ser observados en estruturas máis grandes comezan a ser aparentes e poden ser usados no nanodispositivo. Estes novos fenómenos fan que a nanotecnoloxía sexa distinta dos dispositivos que son soamente versións miniaturizadas dun dispositivo macroscópico equivalente; tales dispositivos atópanse a unha escala máis grande e caen baixo a descrición de microtecnoloxía.

Para poñer a escala noutro contexto, o tamaño comparativo dun nanómetro a un metro é o mesmo que o dunha rocha ao tamaño da Terra. Outra forma de poñelo: un nanómetro é a cantidade en que a barba dun home crece de media no tempo que este tarda en levantar a afeitadora ata a súa cara.

Áreas da física tales como a nanoelectrónica, a nanomecánica, nanofotónica e a nanoiónica evolucionaron durante estás últimas poucas décadas para proporcionar un fundamento científico básico á nanotecnoloxía.
### Do máis grande ao máis pequeno: unha perspectiva desde os materiais 
[miniatura|Imaxe dunha [Reconstrución da superficie|reconstrución dunha superficie de ouro (100) limpa, como se pode visualizar usando un microscopio de efecto túnel. Pódense ver as posicións dos átomos individuais que compoñen a superficie.]]

Varios fenómenos vólvense pronunciados a medida de que o tamaño do sistema diminúe. Estes inclúen efectos mecánicos estatísticos, así como efectos mecánicos cuánticos, por exemplo o “efecto do tamaño do quanto” onde as propiedades electrónicas dos sólidos son alteradas con grandes reducións no tamaño da partícula. Estes efectos non se poñen en xogo ao ir desde as dimensións macro ás dimensións micro. Con todo, os efectos cuánticos poden converterse en significantes cando o tamaño do nanómetro é alcanzado, normalmente en distancias de 100 nanómetros ou menos, o así chamado dominio cuántico. Adicionalmente, unha variedade de propiedades físicas (mecánicas, eléctricas, ópticas etc.) cambian cando se lles compara cos sistemas macroscópicos. Un exemplo é o aumento na proporción da área superficial ao volume alterando as propiedades mecánicas, termais e catalíticas dos materiais. A difusión e reaccións a nivel de nanoescala, os materiais das nanoestructuras e dos nanodispositivos con rápido transporte de ións xeralmente son coñecidas como nanoiónicas. As propiedades *mecánicas* dos nanosistemas son de interese na investigación da nanomecánica. A actividade catalítica dos nanomateriais tamén abren potenciais riscos na súa interacción cos biomateriais.

Os materiais reducidos á nanoescala poden mostrar propiedades diferentes cando se lles compara coas que eles exhiben a macroescala, permitindo aplicacións únicas. Por exemplo, as substancias opacas poden converterse en transparentes (cobre); materiais estables poden converterse en combustible (aluminio); materiais insolubles poden converterse en solubles (ouro). Un material tal como o ouro, que é quimicamente inerte a escalas normais, pode servir como un potente catalizador químico a nanoescalas. A maior parte da fascinación coa nanotecnoloxía xorde destes fenómenos cuánticos e de superficie que a materia exhibe a nanoescala.
### Do simple ao complexo: unha perspectiva molecular 
A química sintética moderna alcanzou o punto onde é posible preparar pequenas moléculas para case calquera estrutura. Estes métodos son usado hoxe en día para fabricar unha ampla variedade de químicos útiles tales como farmacéuticos ou polímeros comerciais. Esta habilidade fai xurdir a pregunta de estender esta clase de control ao seguinte nivel máis grande, buscando métodos para ensamblar estas moléculas únicas en estruturas ou ensamblaxes supramoleculares consistentes de moitas moléculas dispostas nunha forma ben definida.

Estas aproximacións utilizan os conceptos de auto-ensamblaxe molecular e/ou química supramolecular para dispoñer en forma automática as súas propias estruturas nalgún ordenamento útil a través dunha aproximación desde o fondo cara a arriba. O concepto de recoñecemento molecular é especialmente importante: as moléculas poden ser deseñadas de tal forma que unha configuración ou ordenamento específico sexa favorecida debido ás forzas intermoleculares non covalentes. As regras de emparellamento de bases de Watson- Crick son un resultado directo disto, así como a especificidade dunha enzima sendo apuntada a un único substrato ou o pregamento da proteína en si mesma. Así, dous ou máis compoñentes poden ser deseñado para complementariedade e atracción mutua de tal forma que constrúan un todo máis complexo e útil.

A aproximacións desde o fondo cara a arriba debería ser capaces de producir dispositivos en paralelo e ser moito máis baratas que os métodos desde arriba cara a abaixo, pero potencialmente poderían ser excedidas a medida de que o tamaño e a complexidade da ensamblaxe desexada aumente. As estruturas máis exitosas requiren arranxos de átomos complexos e termodinámicamente pouco probables. Con todo, existen moitos exemplos de autoensamblaxe baseados no recoñecemento molecular na bioloxía, un dos máis notables é o pareo de base de Watson-Crick e as interaccións enzima-substrato. O desafío para a nanotecnoloxía é descubrir se estes principios poden ser usados para lograr novas construcións adicionais ás naturais xa existentes.
### Nanotecnoloxía molecular: unha visión de longo prazo 
A nanotecnoloxía molecular, algunhas veces chamada fabricación molecular, describe nanosistemas manufacturados (máquinas a nanoescala) operando a escala molecular. A nanotecnoloxía molecular está asociada especialmente co ensamblador molecular, unha máquina que pode producir unha estrutura ou o dispositivo desexado átomo por átomo usando os principios da mecanosíntese. A fabricación no contexto dos nanosistemas produtivos non está relacionado as tecnoloxías convencionais, e debería ser claramente distinguido das usadas para a fabricación de nanomateriais tales como nanotubos e nanopartículas de carbono.

Cando o termo "nanotecnoloxía" foi acuñado en forma independente e popularizado por K. Eric Drexler (quen nese momento non sabía dun uso anterior realizado por Norio Taniguchi) para referirse a unha tecnoloxía futura de fabricación baseado en sistemas de máquinas moleculares. A premisa era que as analoxías biolóxicas a escala molecular dos compoñentes de máquinas tradicionais demostraban que as máquinas moleculares eran posibles: existen incontables exemplos na bioloxía, sábese que sofisticadas máquinas biolóxicas optimizadas estocásticamente poden ser producidas.

Espérase que os desenvolvementos na nanotecnoloxía farán posible a súa construción por algún outro medio, quizais usando principios de biomimética. Con todo, Drexler e outros investigadores propuxeron que unha nanotecnoloxía avanzada, aínda que quizais inicialmente implementada por medios biomiméticos, finalmente podería estar baseada nos principios da enxeñería mecánica, é dicir, unha tecnoloxía de fabricación baseada na funcionalidade mecánica destes compoñentes (tales como engrenaxes, rodamientos, motores e membros estruturais) que permitirían unha ensamblaxe programable e posicional a unha especificación atómica. A física e o desempeño enxeñeril de deseños de exemplo foron analizados no libro de Drexler chamado *Nanosistemas*.

En xeral é moi difícil ensamblar dispositivos a escala atómica, xa que un ten que situar átomos sobre outros átomos de grosor e tamaño comparables. Outra visión, expresada por Carlo Montemagno, é que os futuros nanosistemas serán híbridos da tecnoloxía do sílice e de máquinas moleculares biolóxicas. Richard Smalley argumenta que a mecanosíntesis é imposible debido ás dificultades na manipulación mecánica de moléculas individuais.

Isto levou a un intercambio de cartas entre a publicación Chemical & Engineering News da ACS no ano 2003. Aínda que a bioloxía claramente demostra que os sistemas de máquinas moleculares son posibles, as máquinas moleculares non biolóxicas actualmente están só na súa infancia. Os líderes na investigación das máquinas moleculares non biolóxicas son Alex Zettl e o seu colegas que traballan no Lawrence Berkeley National Laboratory e na UC Berkeley. Eles construíron polo menos tres dispositivos moleculares distintos cuxos movementos son controlados desde o escritorio cambiando a voltaxe: un nanomotor de nanotubos, un atuador, e un oscilador de relaxación nanoelectromecánico. Ver nanomotor de nanotubo de carbono para máis exemplos.

Un experimento que indica que unha ensamblaxe molecular posicional é posible foi desenvolto por Ho e Lee na Universidade Cornell no ano 1999. Eles usaron un microscopio de efecto túnel para mover unha molécula de monóxido de carbono (CO) cara a un átomo individual de ferro (Fe) situado nun cristal plano de prata, e enlazar quimicamente o CO co Fe aplicando unha voltaxe.

## Investigación actual 
[miniatura|Representación gráfica dun [rotaxano, útil como un interruptor molecular.]]
[miniatura|Este tetraedro de ADN é unha nanoestructura [Deseño ácido nucleico|deseñada artificialmente do tipo construída no campo da nanotecnoloxía de ADN. Cada bordo do tetraedro é unha dobre hélice de par base de ADN, e cada vértice é un unión de tres brazos.]]
[miniatura|Este dispositivo transfire enerxía desde capas de grosor nano dos [Pozo cuántico|pozos cuánticos aos nanocristais situados arriba, causando que os nanocristais emitan luz visible.]]
### Nanomateriais 
O campo dos nanomateriales inclúe os subcampos que desenvolven ou estudan os materiais que teñen propiedades únicas que xorden das súas dimensións a nanoescala.
* A ciencia de Interface e coloide identificou moitos materiais que poden ser útiles na nanotecnoloxía, tales como os nanotubos de carbono e outros fulerenos, e varias nanopartículas e nanoroides. Os nanomateriales con rápido transporte de ions tamén están relacionados á nanoiónica e á nanoelectrónica.
* Os materiais a nanoescala tamén pode ser usados para aplicacións en volume; a maioría das aplicacións comerciais actuais da nanotecnoloxía son deste tipo.
* Realizouse progreso na utilización destes materiais para aplicacións médicas, ver nanomedicina.
* Os materiais a nanoescala tales como os nanopilares algunhas veces son usados nas celas solares para baixar os custos das celas solares de silicio tradicionais.
* O desenvolvemento de aplicacións que incorporan nanopartículas semicondutoras que serán usadas na seguinte xeración de produtos, tales como tecnoloxía de pantallas, iluminación, celas solares e imaxes biolóxicas; ver punto cuántico.

### Achegamentos desde o fondo cara a arriba 
Estes buscan dispoñer os compoñentes máis pequenos en estruturas máis complexas.
* A nanotecnoloxía de ADN utiliza a especificidade do pareo de base de Watson-Crick para construír estruturas ben definidas a partir do ADN e outros ácidos nucleicos.
* Aproxímase desde o campo da síntese química "clásica" (síntese inorgánica e orgánica) e tamén o seu obxectivo é o deseño de moléculas cunha forma ben definida (por exemplo bis-péptidos).
* Máis xeralmente, o autoensamblaxe molecular busca usar os conceptos de química supramolecular e o recoñecemento molecular en particular, para causar que compoñentes uni-moleculares se dispoñan automaticamente por si mesmos nalgunha conformación útil.
### Achegamentos desde arriba cara a abaixo 
Estes buscan crear dispositivos máis pequenos usando uns máis grandes para controlar a súa ensamblaxe.
* Moitas tecnoloxías que trazan a súa orixe nos métodos de estado sólido de silicio para fabricar microprocesadores é que agora son capaces de crear características máis pequenas que 100&nbsp;nm, caen na definición de nanotecnoloxía. Discos duros baseados na magnetorresistencia xigante xa no mercado caen dentro desta descrición, así como as técnicas de deposición de capas atómicas (en inglés: Atomic Layer Deposition, ALD). Peter Grünberg e Albert Fert recibiron un Premio Nobel en Física no ano 2007 polo seu descubrimento da magnetorresitencia xigante e as súas contribucións ao campo da spintrónica.
* As técnicas de estado sólido tamén poden ser usadas para crear dispositivos coñecidos como sistemas nanoelectromecánicos (en inglés: Nanoelectromechanical Systems, NEMS), que están relacionados aos sistemas microelectromecánicos (en inglés: Microelectromechanical Systems, MEMS).
* Fas iónicos concentrados poden ser controlados para eliminar ou depositar material cando gases precursores adecuados son aplicados ao mesmo tempo. Por exemplo, esta técnica é usada rutineiramente para crear seccións de material sub-100&nbsp;nm para a análise mediante microscopios electrónicos de transmisión.
* As puntas dos microscopios de forza atómica poden ser usadas como unha "cabeza de escritura" a nanoescala para depositar un químico sobre unha superficie nun patrón desexado nun proceso coñecido como nanolitografía dip- pen, que logo é seguida por un proceso de augaforte para eliminar o material nun método arriba-abaixo. Esta técnica cae no subcampo máis grande da nanolitografía.
### Achegamentos funcionais 
Estas buscan desenvolver compoñentes dunha funcionalidade desexada sen importar como poderían ser ensambladas.
* A electrónica de escala molecular busca desenvolver moléculas con propiedades electrónicas útiles. Estas poderían entón ser usadas como compoñentes de molécula única nun dispositivo nanoelectrónico. Para un exemplo ver o rotaxano.
* Os métodos químicos sintéticos tamén poden ser usados para crear motores moleculares sintéticos, tal como o coñecido como nanoauto.
### Achegamentos biomiméticos 
* A biónica ou biomimética buscan aplicar os métodos e sistemas biolóxicos atopados na natureza, para estudar e deseñar sistemas de enxeñería e tecnoloxía moderna. A biomineralización é un exemplo dos sistemas estudados.
* A bionanotecnoloxía é o uso das biomoléculas para aplicacións en nanotecnoloxía, incluíndo o uso de virus e ensamblaxes de lípidos. A nanocelulosa é unha potencial aplicación a escala masiva.
### Especulativos 
Estes subcampos buscan anticipar o que as invencións nanotecnolóxicas poderían alcanzar ou tentan propoñer unha axenda que ordene un camiño polo cal a investigación poida progresar. A miúdo estes toman unha visión dunha grande escala da nanotecnoloxía, con máis énfase nas súas implicancias sociais que nos detalles de como tales invencións poderían realmente ser creadas.
* A nanotecnoloxía molecular é proposta como un achegamento que involucra a manipulación dunha soa molécula dunha forma finamente controlada e determinista. Isto é máis teórico que outros subcampos, e moitas das técnicas propostas están máis aló das capacidades actuais.
* A nanorrobótica céntrase en máquinas autosuficientes con algunha funcionalidade operando a nanoescala. Existen esperanzas depoder aplicar os nanorobots en medicina, aínda que previamente deberán superarse as desvantaxes de tales dispositivos. Con todo, demostrouse progreso en materiais e metodoloxías innovadores con algunhas patentes outorgadas para novos dispositivos nanofabricadores para futuras aplicacións comerciais, que tamén axudan progresivamente ao desenvolvemento de nanorobots con algún uso de conceptos de nanobioelectrónica embebida.
* Os nanosistemas produtivos son "sistemas de nanosistemas" que serán complexos nanosistemas que producen partes atómicamente precisas para outros nanosistemas, non necesariamente utilizando novas propiedades nanoescalares emerxentes, senón os ben comprendidos fundamentos da fabricación macroscópica. Debido á natureza discreta (a nivel atómico) da materia e a posibilidade do crecemento exponencial, esta etapa é vista como a base doutra revolución industrial. Mihail Roco, un dos arquitectos da Iniciativa Nanotecnolóxica Nacional dos Estados Unidos, propuxo catro estados da nanotecnoloxía que parecen ser un paralelo do progreso técnico da Revolución Industrial, progresando desde nanoestructuras pasivas a nanodispositivos activos a complexas nanomáquinas e finalmente os nanosistemas produtivos.
* A materia programable busca deseñar materiais cuxas propiedades poidan ser facilmente, reversiblemente e externamente controlados. Está pensada como unha fusión entre a ciencia da información e a ciencia dos materiais.
* Debido á popularidade e exposición dos medios do termo nanotecnoloxía, as palabras picotecnoloxía e femtotecnoloxía foron acuñados en forma análoga, aínda que estes son raramente utilizados e só de maneira informal.
## Ferramentas e técnicas 
[miniatura|296px|Típica configuración dun [microscopio de forza atómica. Un beiril microfabricado cunha punta aguda é desviado polas características dunha superficie de mostra, de forma similar a un fonógrafo pero a unha escala moito máis pequena. Un feixe láser reflíctese na parte traseira do beiril nun conxunto de fotodetectores, permitindo que o desvío sexa medido e que se arme nunha imaxe da superficie.]]

Existen varios importantes desenvolvementos modernos. O microscopio de forza atómica (en inglés: Atomic Force Microscope, AFM) e o microscopio de efecto túnel (en inglés: Scanning Tunneling Microscope, STM) son versións temperás das sondas de varrido que lanzaron a nanotecnoloxía. Existen outros tipos de microscopio de sonda de varrido. Aínda que conceptualmente similares aos microscopios confocales de varrido desenvoltos por Marvin Minsky no ano 1961 e ao microscopio acústico de varrido (en inglés: Scanning Acoustic Microscope, SAM) desenvolto por Calvin Quate e asociados na década de 1970, os microscopios de sonda de varrido máis novos teñen unha moito máis alta resolución, dado que eles non están limitados pola lonxitude de onda do son ou da luz.

A punta dunha sonda de varrido tamén pode ser usada para manipular nanoestructuras (un proceso coñecido como ensamblaxe posicional). A metodoloxía de varrido orientado á característica suxerida por Rostislav Lapshin parece ser unha forma prometedora de poñer en funcionamento estas nanomanipulacións en modo automático. Con todo, isto é aínda un proceso lento debido á baixa velocidade de varrido do microscopio.

Varias técnicas de nanolitografía tales como a litografía óptica, a nanolitografía dip-pen de litografía de raios X, a litografía de feixe de electróns ou litografía de nanoimpresión tamén foron desenvoltas. A litografía é unha técnica de fabricación desde arriba cara a abaixo onde o material en bruto é reducido en tamaño ata lograr un patrón a nanoescala.

Outro grupo de técnicas nanotecnolóxicas inclúen a aquelas usadas para a fabricación de nanotubos e nanoarames, aquelas usadas na fabricación de semicondutores tales como a litografía ultravioleta profunda, a litografía de feixe de electróns, maquinado de feixe de ións enfocado, a litografía de nanoimpresión, a deposición de capa atómica e deposición molecular de vapor, e ademais incluíndo as técnicas de autoensamblaxe molecular tales como aquelas que empregan copolímeros dei-bloque. Os precursores destas técnicas son anteriores á era da nanotecnoloxía, e son extensións no desenvolvemento dos avances científicos máis que técnicas que foron ideadas unicamente co propósito de crear nanotecnoloxía e que foron o resultado da investigación nanotecnolóxica.

O achegamento de arriba cara a baixo anticipa nanodispositivos que deben ser construídos peza por peza en etapas, da mesma forma que son fabricados o resto das cousas. A microscopia de sonda de varrido é unha importante técnica tanto para a caracterización como para a síntese de nanomateriais. Os microscopios de forza atómica e os microscopios de efecto túnel de varrido poden ser usados para examinar as superficies e para mover os átomos nelas. Ao deseñar diferentes puntas para estes microscopios, eles poden ser usados para tallar estruturas na superficies e para axudar a guiar as estruturas autoensambladas. Ao utilizar, por exemplo, o achegamento de varrido orientado ás características, os átomos ou moléculas poden ser movidos na superficie coas técnicas do microscopio de sonda de varrido.

As nanoemulsións son utilizadas para producir alimentos para aderezo de ensaladas, aceites saborizantes, endulzantes e outros, axudan na liberación de diferentes sabores coa estimulación que teñen relación con calor, pH, ondas de ultrasóns. etc. As nanoemulsións poden reter os sabores eficientemente e previr a oxidación e as reaccións encimáticas. As nanoemulsións son creadas principalmente a través do compromiso de alta enerxía con homoxeneización de alta presión, métodos de ultrasón, chorros coaxiais líquidos de alta velocidade e métodos con dispositivos de alta velocidade. De forma similar, os métodos de baixa enerxía, compromete emulsificación de membranas, emulsificación espontánea, desprazamento de solventes, punto de investimento de emulsións e mediante puntos de investimento de fases. As nanoemulsións son creadas por dispersión da fase líquida nunha fase acuosa continua. Os compoñentes que son utilizados para a creación de nanoemulsións son do tipo lipofílicos.

As **nanopartículas** son partículas sólidas coloidais cun tamaño de 1 nm a 1000 nm que son utilizadas como axentes de administración de fármacos. Con isto lógrase un aumento na velocidade de disolución e o límite de saturación da solubilidade. Existe ademais un tipo especial chamadas, nanopartículas lipídicas sólidas (SLN). Estas nanopartículas protexen ao principio activo contra a degradación química, ademais de xerar unha maior flexibilidade na modulación da liberación do fármaco.

Os **liposomas** son moléculas amfifílicas, como os fosfolípidos, que forman vesículas de membranas en bicapas que poden levar a vesículas. Os liposomas son estruturas esféricas formadas por unha ou máis capas que conteñen no seu interior unha fase acuosa. Os liposomas utilizáronse para mellorar o efecto terapéutico de fármacos moi potentes. Considérase que este sistema de distribución reduce a toxicidade.

Os **bioconxugados** ou **conxugados poliméricos** actúan como transportadores e como compoñentes biolóxicos (péptidos, proteínas, nucleótidos) que actúan como ligandos para efectos terapéuticos específicos ou dianas. Un exemplo de bioconxugados son os produtos obtidos da adición de polietilenglicol (PEG) en fármacos ou proteínas terapéuticas.

Os **dendróns** ou **dendrímeros** son nanomateriais que poden incorporar bloques poliméricos sintéticos ou compoñentes naturais. A súa estrutura factorial xerárquica presenta numerosos sitios de conxugación para cargos ou motivos diana.

Nos últimos anos desenvolvéronse dispositivos implantables de distribución de fármacos. A principal función desta nova tecnoloxía é a administración controlada de fármaco durante varias semanas a meses, de acordo as necesidades terapéuticas dun paciente individual. Terapias a longo prazo poden axudar a mellorar o cumprimento e a adherencia dos pacientes aos tratamentos farmacolóxico. Os dispositivos implantables utilizan unha estratexia *on demand* dos axentes terapéuticos e algunhas tecnoloxías axudarían a controlar a liberación de maneira remota, mediante radiofrecuencia, enerxía de ultrasons e de campos magnéticos, poderíanse activar e controlar as administracións. A pesar do gran número de estudos reportados acerca dos dispositivos médico auto-regulados e dos esforzos tecnolóxicos, non se logrou probar os beneficios deste tipo de tecnoloxías.
### Nanotecnoloxía aplicada á terapia do cancro 
Un dos aspectos máis desafiantes nas terapias que existen contra o cancro, é a especificidade dos tratamentos. Isto podería conducir a reducir os efectos tóxicos que se xeran logo de administrar as terapias anticanceríxenas. Ademais desta posibilidade, podería mellorarse a solubilidade e biodispoñibilidade de fármacos que son pobremente solubles. Debido a estas necesidades, xurdiron algunhas investigacións que utilizan nanotransportadores (liposomas, micelas poliméricas e nanoparticulas poliméricas) para a preparación de novas formulacións que melloran a biodispoñibilidade destes tratamentos e melloran a distribución do fármaco anticanceríxeno no sitio do tumor. Dentro dos factores que se consideran do tipo fisicoquímicos, atópase o potencial Z, o tamaño de partícula, a carga catiónica da superficie e a solubilidade.

### Nanotecnoloxía aplicada á terapia do VIH/SIDA 
As terapias de fármacos aplicados a distribución sistémica de fármacos antivirais podería ter vantaxes similares aos exemplos exitosos na terapia contra o cancro. Os sistemas de liberación controlada podería aumentar a vida media dos fármacos, mantendo concentracións plasmáticas en niveis terapéuticos por períodos de tempo máis prolongados que teñan finalmente impactos na eficacia da terapia farmacolóxica. Adicionalmente poderíase obter un mellor perfil de seguridade que leve unha mellor adherencia dos pacientes. De maneira específica, a distribución dirixida de fármacos antivirais fronte a células CD4+ e macrófagos, tanto como a distribución a órganos de difícil acceso como o cerebro, que poderían asegurar a mantención das concentracións a través da xeración de reservas latentes. De forma conxunta á mellora da terapia farmacolóxica, naceu a idea de lograr realizar terapia xénica a través da nanotecnoloxía. Ao parecer é unha promisoria a terapia xénica, na cal un xene é inserido dentro dunha célula para levar a unha interferencia dos procesos de infección ou replicación. Existe evidencia que indica que o silenzamento de xenes podería ser unha potencial ferramenta para atacar os xenes de interese. Describiuse tamén que podería ser posible xerar vacinas que sexan eficaces e seguras en contra do VIH/SIDA. É posible utilizar antíxenos encapsulados no seu centro desde os cales as células presentadoras de antíxenos poden procesar, presentar e cros-presentar antíxenos ás células CD4+ e CD8+, respectivamente, ou absorber antíxenos na súa superficie, permitindo ás células B xerar unha resposta humoral. Doutra banda, a inmunoterapia para VIH/SIDA baseada en axentes virais e administración de células dendríticas autólogas xeradas ex-vivo.

### Nanotecnoloxía aplicada á terapia do Alzheimer 
Os métodos de tratamentos mediante nanotecnoloxía resultaron con interesantes resultados na terapia da enfermidade de Alzheimer. Os fármacos usualmente dispoñibles para o tratamento da enfermidade de Alzheimer, inclúen fármacos que son inhibidores da encima acetilcolinesterasa, que posúen unha pobre solubilidade e baixa biodispoñibilidade. Adicionalmente, estes fármacos posúen unha incapacidade de atravesar a barreira hemato-encefálica, polo que o melloramento na distribución destes fármacos no sitio de acción, é desafiante a nivel tecnolóxico. As nanotecnoloxías incluídas son as nanopartículas poliméricas, as nanopartículas sólido-lípido, transportadoras de nanoestructuras lipidas, microemulsión, nanoemulsión e cristais líquidos. As características fisicoquímicas especiais dos fármacos dispoñibles para o tratamento do Alzheimer levan a falla terapéutica en moitos casos. Estas limitacións superáronse, en parte, debido ao desenvolvemento da administración intranasal, o cal favorece unha alternativa non invasiva da distribución do fármaco a nivel do sistema nervioso central, a través do paso pola barreira hemato-encefálica.

## Futuras aplicacións 
Segundo un informe dun grupo de investigadores da Universidade de Toronto, no Canadá, as quince aplicacións máis prometedoras da nanotecnoloxía son:

* Almacenamento, produción e conversión de enerxía.
* Armamento e sistemas de defensa.
* Produción agrícola.
* Tratamento e remediación de augas.
* Diagnóstico e cribaxe de enfermidades.
* Sistemas de administración de fármacos.
* Procesamento de alimentos.
* Resolución da contaminación atmosférica.
* Construción.
* Monitoraxe da saúde.
* Detección e control de pragas.
* Control de desnutrición en lugares pobres.
* Informática.
* Alimentos transxénicos.
* Cambios térmicos moleculares (Nanotermoloxía).
## Nanotecnoloxía do ADN 
As aplicacións da nanotecnoloxía na bioloxía celular teñen como foco desafiante a molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN). Desenvolvéronse elementos estruturais cunha certa lóxica molecular para levar a cabo accións terapéuticas nun determinado tipo celular ou tecido, levando a unha maior especificidade e diminuíndo os efectos indesexables das terapia convencionais. Ademais as nanoestructuras de ADN poden ser utilizadas como unha unión programable de fármacos, ligandos diana e outras modificacións ou sistemas como bicapas lipídicas. Doutra banda, desenvolvéronse sondas de imaxe con boa sensibilidade e especificidade, que se consideran mecanismos de amplificación baseados en ADN e que poden ser programados para interactuar especificamente coas secuencias de ácido ribonucleico (ARN) a nivel intraceular. Outra aplicación é a xeración de estruturas de ADN que entregan un control preciso á organización espacial intraceular, proporcionando unha base para desenvolver sistemas de cuantificación a nivel subcelular. As nanoestructuras de ADN como vehículos de liberación de fármacos desenvolveuse de maneira importante nos últimos anos. Para tal efecto, os oligodesoxinucleotidos CpG (ODNs) poden disparar unha resposta inmune innata activando os receptores tipo Toll do tipo TLR9. Devanditos ODNs convertéronse nun interesante cargamento terapéutico debido a que pode ser integrado directamente dentro da nanoestructura do ADN a través de hibridación. Desenvolvéronse moléculas de ADN en forma de E con motivos CpG que poden desencadear unha resposta inmune aumentando a eficiencia de captación de macrófagos. Outros achados levaron á creación de complexos de vacinas sintéticas por ensamblaxe de nanoestructuras de ADN tetraedricas (TDNs) que foron modificadas con estreptavidina e ODNs CpG. Nese caso a estreptavidina serve como un antíxeno modelo que leva a que o construto xere anticorpos IgG anti-estreptavidina.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* 
* Drexler, K. E., *Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology*, Anchor Books, 1986. ISBN 978-0-385-19973-5
* Waldner, Jean-Baptiste *Nanocomputers and Swarm Intelligence*, ISTE – John Wiley & Sons, 2008. ISBN 1-84704-002-0
* Hari Singh Nalwa *Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology* (10-Volume Set), American Scientific Publishers, 2004. ISBN 1-58883-001-2
* Mark R. Wiesner and Jean-Yves Bottero, *Environmental Nanotechnology : Applications and Impacts of Nanomaterials*, Mc Graw Hill, New York, 2007. ISBN 978-0-07-147750-5
* Kurzweil, Ray, *Promise and Peril – The Deeply Intertwined Poles of 21st Century Technology*, Communications of the ACM, 2006
* Mannucci, Alessio *Viaggio Allucinante'', Boopen, 2006. ISBN 978-88-6223-434-4
* Sancen Contreras Fernando e Gramigna Anita, L'éthos al tempo delle nanotecnologie, Milano, Unicopli, 2011. ISBN 978-88-400-1493-7
* Sancen Contreras Fernando e Anita Gramigna, Etica e formazione nell'era delle nanotecnologie, in “Pedagógika.it”, Rivistra trimestrale di educazione, formazione e cultura, a. XIV, n. 4, 2010, , pp. 79–86.
*Aldo Domenico Ficara *Nanotecnologie e medicina: dal drug delivery ai MEMS* **(**http://www.incaweb.org/green/n0026/pdf/alta/Green26-Ficara%20(300dpi).pdf )

### Outros artigos 
* Nanociencia
* Nanosensor
* Instituto Kavli de Nanociencia de Delft

### Ligazóns externas 
* Plataforma Tecnolóxica Galega de Nanotecnoloxía
* Rede Galega de Nanotecnoloxía
* "Nanospain - Red Española de Nanotecnología", Sitio web sobre a Rede Española de Nanotecnoloxía coordinado polo Consello Superior de Investigacións Científicas e a Fundación Phantoms.