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Los mayas y la nanotecnología

El ser humano utiliza la nanotecnología desde hace siglos. Un bello ejemplo es el azul maya, un pigmento azul fabricado por primera vez en el siglo IX por las culturas Maya y Azteca. Es un compuesto formado por partículas híbridas de material orgánico (índigo, derivado de las hojas del añil) e inorgánico (un filosilicato que se encuentra en algunas arcillas). El resultado es una sustancia extremadamente resistente al paso del tiempo, a las inclemencias climáticas e incluso a la mayor parte de disolventes químicos y ácidos. Los colorantes orgánicos suelen ser bastante poco resistentes y se degradan con facilidad, sin embargo, en este caso, su unión con un material inorgánico le confiere ‘protección’.

La copa de Lycurgus fue fabricada en torno al siglo IV a. C en Roma. A la luz del día la escena mitológica está representada en tonos verdes y opacos. Cuando se la ilumina desde dentro adquiere tonos rojos y translúcidos. Las responsables de estos cambios de coloración son las nanopartículas de oro y plata con que está elaborada.

Otro ejemplo interesante del uso de la nanotecnología en edades antiguas es la coloración del vidrio de las ventanas de las catedrales. Los diferentes tonos se obtenían calentando y enfriando el vidrio de forma controlada. Lo que los medievales desconocían es que mediante ese proceso lo que se consigue es cambiar el tamaño de los cristales a nivel nanométrico y por tanto su color.

También durante el Medievo, los célebres ceramistas de Manises (Valencia), importaron una fórmula de los musulmanes andaluces con la que conseguían el tan elogiado brillo metálico de sus piezas. Esta receta incluía nanopartículas de plata y cobre.

Con el acero de Damasco se han forjado, desde la edad media, las espadas de mayor reputación: duras, resistentes y a la vez capaces de cortar, con su afiladísima hoja, un pelo en caída libre. Recientes estudios han revelado la existencia de nanotubos de carbono en su composición, producidos por los métodos de forja empleados. Estos nanotubos son unas nanopartículas recientemente descubiertas con unas propiedades de dureza extraordinarias. La diferencia de esta antigua nanotecnología con la actual es que ahora tenemos las herramientas para ver lo que está ocurriendo en la nanoescala y desarrollar reglas predictivas, lo cual nos permite diseñar los materiales en vez de utilizar el método de prueba y error.

El pistoletazo de salida
El inicio del pensamiento consciente de los beneficios de los desarrollos nanotecnológicos suele atribuírsele al premio Nobel Richard Feynman , que en 1959 anticipó, en una charla titulada: ‘Hay mucho espacio al final’, las primeras ideas en las que se basa la nanotecnología. “Me gustaría describir un campo”, comenzaba Feyman, “en el cual muy poco ha sido hecho hasta el momento, pero en el que, en principio, una gran cantidad de cosas pueden hacerse. Más aún, lo más importante es que podría tener un gran número de aplicaciones técnicas. De lo que quiero hablar es del problema de manipular y controlar objetos a muy pequeña escala”…”¿Cuáles serían las propiedades de los materiales si pudiéramos verdaderamente colocarlos como quisiéramos? No puedo saber exactamente qué pasaría, pero no tengo la menor duda de que si controlásemos la colocación de objetos a una pequeña escala, tendríamos acceso a un amplio rango de propiedades que los materiales pueden presentar y podríamos hacer una gran cantidad de cosas”.

Pero aunque R. Feyman tuviera una visión tan sagaz, han hecho falta varias décadas hasta poder desarrollar las herramientas que nos permitieran fabricar, manipular y observar la materia a escala nanométrica. Por ejemplo, hubo que esperar hasta 1981 para que G. Binning y H. Rohrer inventaran un tipo de microscopio, llamado STM, con el que se ha podido ver y mover átomos por primera vez. En 1986 recibieron el premio Nobel por su descubrimiento.

Nanoarte
Las imágenes que provienen de este pequeño nuevo universo que estamos comenzando a explorar resultan muy sugerentes desde el punto de vista estético y comunicativo. Todos aquellos que tengan la oportunidad de visitar la exposición: ‘Un paseo por el Nanomundo’ en el Museo Etnográfico de Castilla y León de Zamora, del 16 de junio al 24 de julio, podrán experimentar por sí mismos estas propuestas artísticas.

Con la ayuda de internet también podemos darnos un paseo virtual para conocer la interpretación creativa de imágenes de nanociencia y nanotecnología en uno de los actos celebrado en el Museo de Arte Reina Sofía y del concurso internacional Nanoarte .

Fuente: El mundo

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¿Por qué el oro es verde, rojo y azul?

¿Cómo percibimos el color?
En primer lugar, debemos entender porqué vemos los objetos de diferentes colores. La luz visible está formada por ondas electromagnéticas de longitudes muy diversas. Si a nuestros ojos llegan ondas de longitud larga entonces percibimos el color rojo. Por el contrario, vemos tonos azulados cuando a nuestros ojos llegan ondas de longitud corta. Cuando nos llegan todas, vemos la luz blanca.

¿Por qué vemos los objetos de diferentes colores?

 

Porque cada material tiene una sensibilidad distinta a la luz. Hay materiales que al iluminarlos adsorben ondas de todas las longitudes y no devuelven ninguna. Nuestros ojos los perciben de color negro. Otros, los blancos, las devuelven todas. Los materiales que adsorben todas excepto los de un tamaño concreto, son los que vemos de un color determinado. Una taza iluminada por una bombilla la vemos de color rojo porque este material adsorbe todas las ondas de diferentes tamaños excepto las del tamaño grande (color rojo), que las ‘devuelve’ en todas las direcciones, llegando a nuestros ojos.

¿Qué tienen de especial los metales?
Los metales no adsorben la luz visible. Por el contrario, son capaces de devolver casi toda la luz que les llega. Esto es debido a que algunos de sus electrones no están unidos a átomos individuales, sino que están ‘libres’ para moverse. Estos electrones móviles que, por cierto, son los que transmiten la corriente eléctrica, hacen de ‘coraza’ para la luz visible que llega, impidiendo que penetre. Bueno, estrictamente hablando, la luz es capaz de penetrar en el metal unos pocos nanómetros, pero, a efectos prácticos, toda la luz se refleja en el metal llegando a nuestros ojos y por eso los vemos brillantes. Este fenómeno es el responsable del color metálico, que es el color plata.

¿Por qué hay entonces metales dorados como el oro o anaranjados como el cobre?
Porque no todos los electrones son libres. Algunos están ligados a los átomos y estos son los que les dan los distintos tonos a los metales, dependiendo de su sensibilidad a alguna longitud de onda específica. Este mecanismo se suma al anterior y por eso algunos metales tienen brillo metálico y además, cierto color.

¿Por qué al reducir el tamaño de los metales el color cambia?
Cuando las dimensiones del metal se reducen mucho, llegando a tamaños nanométricos, la luz les inunda y es capaz de penetrarlos. La pequeña penetración de la luz en los metales es suficiente para que llegue a toda la nanopartícula y todos los electrones empiezan a moverse colectivamente por efecto de esta luz. Se desplazan juntos de un lado a otro de la nanopartícula de forma oscilatoria al ‘ritmo’ que les marque la onda de la luz. En muchos metales esta oscilación es muy débil, sin embargo, en metales como el oro y la plata, puede ser muy intensa. Y de hecho para cada tamaño de nanopartícula hay un determinado tamaño de la longitud de la onda de luz que hace que este movimiento se potencie y aumente enormemente. Cuando esto ocurre, la luz correspondiente se adsorbe y vemos la partícula del color de la longitud de onda que queda.

Nanopartículas de oro: cuanto más pequeñas, más rojizas
Nanopartículas de tamaño mediano (90 nm) adsorben luz de longitud de onda grande (rojo) pero dejan pasar el resto (azul) y por eso se ven azuladas. Nanopartículas muy pequeñas adsorben luz de longitud de onda pequeña (azul), llegando a nuestros ojos el resto (roja) y por eso se ven rojizas. Cuanto más pequeñas, más rojizas (siempre y cuando veamos la nanopartícula desde el lado opuesto al lado desde el que se ilumina).

Fuente: Mónica Luna, investigadora en Nanociencia y Nanotecnología del Instituto de Microelectrónica de Madrid