ANTECEDENTES

La nanotecnología trata con estructuras de la materia que tienen dimensiones de nueve órdenes de magnitud menores a un metro. No obstante, aun y cuando la palabra nanotecnología es de reciente creación, el uso de materiales nanoestructurados es bastante antiguo. En el siglo IV A.C., los vidrieros romanos, matizaban sus objetos de arte con impurezas de metales como oro y plata, los cuales, sin saberlo, consistían de nanopartículas. Dicha tecnología de pigmentación es también apreciable en los vitrales de las catedrales construidas en la época medieval [1].

Más aún, durante los siglos XVIII y IX, la fotografía fue otro campo tecnológico que floreció gracias al uso de las nanoestructuras, ya que el revelado de las imágenes captadas por la lente dependía de la formación de nanopartículas de plata, producto de la descomposición de haluros de este metal en las películas fotográficas. En tal caso, las nanopartículas de plata eran ni más ni menos que los pixeles que componían la imagen revelada.

No obstante, un hecho que quizá representó un punto de partida en el desarrollo de la nanotecnología fue la divulgación que el físico Richard Feynman impartió en su discurso de 1959 en la reunión anual de la Sociedad Americana de Física (American Physical Society), titulada There’s Plenty of Room at the Bottom (Hay mucha oportunidad en el fondo) [2, 3]. En esta plática, Feynman especuló acerca del potencial de los nanomateriales para el desarrollo de las futuras tecnologías.

De los trabajos pioneros en el área de la nanotecnología se pueden mencionar, el descubrimiento de los fullerenos (1985), el desarrollo del primer microscopio de efecto túnel (1986) y de fuerza atómica (1988), la síntesis de nanotubos de carbono (1990) y recientemente la producción de grafeno (2004). Estos descubrimientos alentaron a diversos grupos de investigación alrededor del mundo a unirse al creciente desarrollo tecnológico, tanto que, entre los años 1991 y 1993 fueron establecidos tres institutos internacionales enfocados a distintos aspectos de la nanotecnología, tales como desarrollo de nanoestructuras, estudio de sus propiedades mecánicas e instrumentación y tecnología para la manufactura de materiales nanoestructurados [2]. En este mismo contexto, en 1997 fue fundada la primera compañía enfocada al diseño y fabricación de dispositivos usando nanomateriales, Zyvex. Hoy en día, esta empresa desarrolla diversas nanoestructuras, tales como resinas reforzadas con nanotubos de carbono o dispositivos para la manipulación y fabricación de nanoestructuras [4].

Estados Unidos no tardó en reconocer el potencial de la nanotecnología, ya que en el año 2000, el presidente Bill Clinton anunció la Iniciativa Nacional por la Nanotecnología (U.S. National Nanotecnology Initiative), la cual impulsaba un programa para el diseño y fabricación de dispositivos basados en nanoestructuras, con una partida presupuestal de $497 millones de dólares, destinados, en un 70%, para investigación científica básica [5].

Actualmente, los desarrollos tecnológicos basados en materiales nanoestructurados presentan un elevado potencial en la solución de problemas sociales, en áreas como la salud, el medio ambiente, la energía, el transporte y el almacenamiento de información. Ejemplos de lo anterior son: la obtención de dispositivos médicos terapéuticos y de diagnóstico [6–10]; la limpieza de aguas residuales y el envasado de alimentos perecederos [14–16]; el diseño de componentes automotrices y aeroespaciales [17–18]; y el diseño de componentes espintrónicos [19–24].

De acuerdo el análisis de mercado realizao por The Proyect [25], el número de productos en el mercado, basados en nanoestructuras, pasarán de 54 en el 2005 a 1015 en el 2009, lo que representa un incremento cercano al 1,800% en 5 años. De entre los productos contabilizados en esta lista sobresalen los destinados a la salud y acondicionamiento físico (605 productos), hogar y jardinería (152 productos) y electrónica (57 productos).

Asimismo, de entre los países o regiones del mundo con mayor participación en el mercado de productos nanotecnológicos se encuentran Estados Unidos, el este de Asia y Europa. El mercado de productos que incorporan nanotecnología [26] se ha duplicado cada 3 años desde el año 2000 hasta la actualidad, lo que representó alcanzar una cifra de 250 billones de dólares en el año 2010, proyectándose que se llegue a los tres trillones de dólares en el año 2020.

Por su parte, en el caso particular de México y específicamente de Nuevo León, existen industrias ávidas de nuevas tecnologías para el desarrollo de sus productos. En este caso es posible mencionar manufactureras como Kemet, quien se especializa en el desarrollo de condensadores electrónicos, Prolec, filial de General Electric, enfocada a la fabricación de transformadores eléctricos, e Industrias Peñoles, empresa dedicada a la explotación, refinación y fundición de materiales no ferrosos. Lo anterior es palpable en proyectos de vinculación que dichas empresas tienen con dependencias de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), como la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME). Asimismo, la reciente creación del denominado Cluster de Nanotecnología, el cual cuenta con al menos 25 empresas con presencia en el estado, es un ejemplo palpable del interés de la industria en Nuevo León por ser partícipe del desarrollo de la nanotecnología. De entre las empresas miembros de dicho cluster se pueden mencionar a Cementos Mexicanos (CEMEX), Prolec, Metalsa, Vitro, Whilpool, Nemak, Sigma Alimentos y Grupo Cydsa. No obstante, es de reconocer que la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías dentro del campo de la nanotecnología dependen de situaciones clave, entre las cuales las de mayor importancia son:

  • Formación de recursos humanos.
  • Programas educativos.
  • Infraestructura que facilite la enseñanza y la investigación.
  • Recursos económicos.
  • Personal capacitado en la enseñanza del área específica.

En este contexto, es importante mencionar que en México el presupuesto destinado a investigación en nanotecnología ha crecido de 7.4 millones de pesos en el periodo de 1998–2002 a 12.5 millones de pesos para el 2003, según cifras del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT). Este organismo ha impulsado el desarrollo de proyectos de investigación bajo convenios bilaterales con Estados Unidos y la Unión Europea [27]. Por su parte, la academia también ha promovido la creación de iniciativas para el desarrollo de la nanotecnología. En 2002, varios investigadores del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) fundaron la Red de Grupos de Investigación en Nanociencia (REGINA), cuyo objetivo es promover la colaboración multidisciplinaria para generar proyectos de investigación en nanociencia, optimizando el uso de recursos humanos y materiales, además de organizar eventos académicos para informar y difundir las investigaciones realizadas por sus grupos. En abril de 2004, en el seno de esta institución, se propuso un proyecto nacional cuya finalidad era la de usar las nanotecnologías para solucionar problemas sociales, el cual se denominó Materiales Nanoestructurados para Mejorar el Medio Ambiente, contando con un presupuesto estimado de un millón de dólares por año [28].

Por su parte, de manera adicional a los estímulos brindados por el gobierno federal a la nanotecnología, los cuales se ven reflejado en programas como el apoyo a la ciencia básica impulsados por CONACYT, grandes empresas como Motorola, IBM e Intel, han comenzado a colaborar con la academia para financiar proyectos de interés común, participando instituciones públicas como la UNAM y la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) [28].

Por otro lado, es de reconocer que México cuenta actualmente con 17 centros académicos en donde se realiza investigación en nanotecnología, enfocándose en el desarrollo nanopartículas, materiales nanocompuestos, polímeros nanoestructurados y películas ultradelgadas. De entre estos centros se pueden mencionar el Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM, y el Centro de Innovación, Investigación y Desarrollo en Ingeniería y Tecnología (CIIDIT) de la FIME/UANL, que considera dentro de sus principales áreas de investigación el desarrollo de materiales avanzados y la nanotecnología, en donde actualmente se desarrollan nuevos materiales funcionales con potenciales aplicaciones inmediatas en el campo de la nanotecnología.

Con estos antecedentes, resulta evidente el interés de la comunidad mundial y nacional hacia el desarrollo de tecnología basada en los nanomateriales, sin embargo es de resaltar que a pesar del apoyo para el crecimiento de la nanotecnología en nuestro país, México aún se encuentra muy por detrás de muchos países en los que la manufactura de productos basados en nanoestructuras es ya una realidad. Una de las principales causas de este rezago es que actualmente la formación de expertos capaces de entender esta nueva vertiente de desarrollo tecnológico es bastante limitada, ya que son muy pocas las instituciones educativas del país que cuentan con una oferta educativa que considere la formación de recursos humanos expertos en esta importante área de oportunidad. No obstante, se pueden enumerar al menos 87 programas de posgrados en 27 instituciones en que se desarrollan temas relacionados a la nanotecnología [29]. Cabe señalar que de entre estas instituciones, solo el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT), cuenta con un programa formal de maestría y doctorado en Nanociencias y Materiales.

Esta orientación de posgrado en la oferta educativa de la FIME pretende contribuir con la formación integral universitaria de recursos humanos expertos en materia de la nanotecnología. Lo anterior sin duda colocará a la UANL como fuente de nuevas generaciones de expertos en el diseño de nuevos materiales funcionales y construcción de dispositivos basados en nanoestructuras que impulsarán el desarrollo integral de la nanotecnología en la región y en el país.

Referencias bibliográficas


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