Los nanomateriales son materiales con propiedades morfológicas más pequenas que una décima de micrómetro en al menos una dimensión. Estos pueden ser subdivididos en nanopartículas, nanocapas y nanocompuestos

- DEFINICIÓN • son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que 1 um en al menos una dimensión. A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el tamaño mínimo o máximo de un nanomaterial, algunos autores restringen su tamaño de 1 a 100 nm, una definición lógica situaría la nanoescala entre la microescala (1 um) y la escala atómica/molecular (alrededor de 0.2 nm). Pueden subdividirse en nanopartículas, nanocapas y nanocompuestos.

- • PARTÍCULAS DE POLVO DE TAMAÑO NANOMÉTRICO (también llamadas nanopartículas) son potencialmente importantes en la cerámica y la pulvimetalurgia, el logro de nanoporosidad uniforme y otras aplicaciones similares

- LOS NANOMATERIALES EMPIEZAN A UTILIZARSEen campos como el sanitario, la electrónica y la cosmética, entre otros. Sus propiedades físicas y químicas suelen diferir de las de otros materiales a granel, por lo que requieren una evaluación de riesgos especializada.

- TÉCNICAS DE NANOFABRICACIÓN • existe una gran variedad de técnicas capaces de crear nanoestructuras con varios grados de calidad, rapidez y coste. Todas ellas se pueden agrupar en dos grandes grupos, “bottom-up” y “top-down”, que aunque se trata de técnicas opuestas en cuanto a su filosofía de operación, convergen en su finalidad.

- EL TOP-DOWN, comienza el proceso de fabricación de nanoestructuras, a partir de materiales grandes, que se van reduciendo hasta tamaños a escala nanométrica. Estos métodos ofrecen fiabilidad y complejidad en los dispositivos, aunque normalmente conllevan elevados costes energéticos, una mayor imperfección en la superficie de la estructura así como problemas de contaminación.

- BOTTOM-UP abarca la construcción de estructuras, átomo a átomo, o molécula a molécula. El grado de miniaturización alcanzable mediante este enfoque, es superior al que se puede conseguir con el top-down ya que gracias a los microscópíos de escaneado, se dispone de una gran capacidad para situar átomos y moléculas individuales en un lugar determinado.

SÍNTESIS QUÍMICA: Consiste en la producción de materias primas, como moléculas o partículas, que pueden usarse directamente en productos en forma desordenada, formando bloques o niveles más avanzados de ordenamientos. El tipo de nanomaterial más conocido, empleando esta técnica, son las nanopartículas.

- ENSAMBLAJE POSICIONAL: Esta es la única técnica, capaz de manipular y posicionar átomos y moléculas, uno a uno. Aunque contamos con instrumentación capaz de realizar estos procesos, el ensamblaje posicional es extremadamente laborioso y actualmente no es apropiado para llevarse a cabo a escala industrial.

• SELF-ASSEMBLY O AUTOENSAMBLAJE: En este método de producción, los átomos o moléculas se colocan por si mismas en nanoestructuras ordenadas mediante interacciones químicas o físicas entre subunidades. Estos fenómenos se han dado en la naturaleza desde hace miles de años (cristales de sal, copos de nieve), sin embargo, a nivel industrial es relativamente novedoso.

- CarácterÍSTICAS •las carácterísticas que poseen son resistencia, dureza, ductilidad, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión adecuadas para aplicaciones estructurales y no estructurales, combinadas con propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas.

- UN NANOMATERIALpuede estar compuesto por cualquier combinación de elementos químicos. Entre las composiciones más importantes están los carburos, óxidos, nitruros, metales aleaciones, polímeros orgánicos y varios compósitos. Los métodos de síntesis incluyen la condensación por gar inerte, síntesis por plasma, electrodeposición y aleación mecánica o molino de bolas.

- LOS POLVOS están disponibles en varias formas y tienen diversos nombres: nanocristalinos, nanoestructutados, de nanofase, nanopolvos, nanofibras, nanoalambres, nanotubos y nanopelículas.

- MATERIALES NANOESTRUCTURADOS:una fracción de material comúnmente posee en su interior moléculas organizadas en granos de dimensiones por lo general de micrómetros y milímetros de diámetro, estos granos están constituidos habitualmente con poblaciones de miles de millones de átomos. Una misma fracción de material nanoestructurado, posee poblaciones granulares inferiores a un par de miles de átomos y en donde los granos moleculares alcanzan un tamaño máximo de 100 nanómetros de diámetro.

- APLICACIONES: cerámicas nanoestructuradas, imanes permanentes de alta temperatura para motores de aviones; materiales ferromagnéticos, almacenamiento de información, refrigeración; catalizadores basados en hidrógeno; materiales para almacenamiento de hidrógeno; sensores y actuadores.

- NANOPARTÍCULAS Y NANOPOLVOS Las Nanopartículas tienen unidades más grandes que las de los átomos y las moléculas, cuando menos una dimensión menos de los 100nm, obviamente estas nanoparticulas son creadas artificialmente en los laboratorios. Además otra de sus particularidades es que poseen carácterísticas propias, es decir que no obedecen a la química cuántica, ni a las leyes de la física clásica. En la actualidad el estudio de las nanopartículas es un área de intensa investigación científica, debido a una extensa variedad de potenciales aplicaciones. Entre los campos mas prometedores están los campos biomédicos, electrónicos y ópticos.

- APLICACIONES. En la Biomedicina, sirve para la liberación de fármacos, tratamientos contra el cáncer. En la Ingeniería como sensores químicos, vidrios autolimpiables, tintas magnéticas y conductoras. Para el tratamiento de aguas con procesos fotocatalíticos

- NANOTUBOS DE CARBONO Tal vez uno de los nanomateriales mas interesantes y con mayor potencial de aplicación sean los nanotubos. Son estructuras cilíndricas con diámetro nanométrico. Aunque pueden ser de distinto material, los más conocidos son los de silicio pero principalmente, los de carbono ya que unas de las principales carácterísticas de este último son su gran conductividad, y sus propiedades térmicas y mecánicas. Existen diferentes tipos de estructuras para formar un nanotubo, siendo la estructura, la influencia principal que decida las carácterísticas finales como lo son las eléctrica, térmicas o mecánicas del nanotubo.

-APLICACIONES: Polímeros conductores, cerámicas altamente tenaces, apantallamientos electromagnéticos, componentes para membranas y células solares, nano-osciladores en orden de giga-Hertz, puntas nanoscópicas, músculos artificiales.

- LOS MATERIALES NANOPOROSOS vendrían a ser como esponjas pero con poros nanométricos, materiales en donde los poros ocupan una gran fracción de su volumen total y presentan una significativa cantidad de superficie por gramo. Un material tan poroso en un área lo tan pequeña posible sirve para, por un lado, porque muchas reacciones ocurren más rápido sobre determinadas superficies, y por otro, porque podemos rellenar los poros con lo que queramos: polímeros, metales o diferentes tipos de moléculas lo que lleva a descubrir peculiares comportamientos del material.

- APLICACIONES: Catalizadores para reducir la emisión de contaminantes, aislantes, en aplicaciones medioambientales como purificación de aguas, eliminación de contaminantes, atrapadas y eliminación de metales pesados, células solares orgánicas, supercondensadores para almacenar energía, almacenamiento de gases.

- UNA NANOFIBRA es una fibra con diámetro menor a 500 nanómetros. Cuando los átomos de carbono se unen para construir un diamante lo hacen mediante cuatro enlaces covalentes y forman una rígida red tridimensional que le confiere a la preciada gema su proverbial dureza. Cuando se unen para construir grafito, los átomos de carbono lo hacen a través de tres enlaces covalentes situados en un plano; la estructura sigue siendo muy resistente en este plano pero es débil en dirección perpendicular.

- APLICACIONES: Filtros, tejidos, cosméticos, esterilización, separaciones biológicas, ingeniería de tejidos, biosensores, órganos artificiales, implantes, liberación controlada de fármacos. Purificar el agua obteniendo la energía para hacerlo por medio de la luz del sol.

- Un nanohilo es un cable con un diámetro del orden de un nanómetro. Los nanohilos pueden ser definidos como estructuras que tienen un tamaño lateral restringido a diez o menos nanómetros por lo general, aunque científicos turcos en la Universidad Bilkent de Ankara están logrando crear nanohilos de 15 nanómetros de diámetro y de una longitud libre. Los nanohilos debido a su relación longitud–ancho han sido considerados como materiales unidimensionales, por lo que presentan llamativas propiedades que no se han visto en materiales de 3 dimensiones, ya que en estos nanohilos no se producen efectos físicos cuánticos en los bordes. Por ello también se los llama hilos cuánticos. Existen varios tipos de nanohilos,

. APLICACIONES: Tiene gran potencial para ser aplicados en electrónica, dispositivos optoelectrónicos, así como a dispositivos nanoenectromecánicos.

- LA DESCRIPCIÓN DE UN NANOMATERIAL debe incluir el tamaño medio de sus partículas, teniendo en cuenta la agrupación y el tamaño de las partículas individuales y una descripción de la distribución por tamaño de las partículas (el rango de las partículas presentes en la preparación, desde la más pequeña a la mayor). Las valoraciones detalladas pueden incluir la siguiente información: 1. Propiedades físicas: • tamaño, forma, superficie específica y proporción entre anchura y altura • si se adhieren unas a otras • distribución según el tamaño • lisura o rugosidad de su superficie • estructura, incluida la estructura de cristal y cualquier defecto de cristal • su capacidad para disolverse 2. Propiedades químicas: • estructura molecular • composición, incluida su pureza y cualquier aditivo o impureza conocidos • si se encuentran en estado sólido, liquido o gas • química de superficie • atracción de moléculas de agua y de aceites o grasas

- APLICACIONES cerámicas de nanofase, que son dúctiles y maquinables. • polvos para el procesamiento de metalurgia de polvos. • chips para computadora de siguiente generación que usan materiales nanocristalinos de inicio, con muy alta pureza, mejor conductividad térmica e interconexiones más durables.

- NANOCOMPUESTO la incorporación de nanomateriales en los empaques para mejor el rendimiento físico, la durabilidad

- NANORECUBRIMIENTOS la incorporación de nanomateriales sobre superficie del envase (ya sea en el interior de la superficie, exterior, o como una capa en un laminado)

- EMPAQUES ACTIVOS la incorporación de nanomateriales con propiedades antimicrobianas o de otro tipo

- EMPAQUES INTELIGENTES la incorporación de nanosensores para monitorear e informar sobre el estado de alimentos

- LA NANOTECNOLOGÍA SE sirve de objetos o artefactos de muy reducido tamaño. Los nanomateriales son un producto nanotecnológico de creciente importancia. Contienen nanopartículas, de un tamaño que no supera los 100 nanómetros al menos en una dimensión. Los nanomateriales empiezan a utilizarse en campos como el sanitario, la electrónica y la cosmética, entre otros. Sus propiedades físicas y químicas suelen diferir de las de otros materiales a granel, por lo que requieren una evaluación de riesgos especializada. Esta debe cubrir los riesgos para la salud de los trabajadores y los consumidores, así como posibles riesgos medioambientales.

- LA NANOTECNOLOGÍAtrabaja en procesos científicos sobre tamaños de un nanómetro, o lo que es lo mismo, en tamaños mil veces más pequeños que un cabello humano, lo que le permite trabajar con átomos, moléculas y células. La nanotecnología se inserta directamente en el campo del diseño, lo que quiere decir, que conforman y sintetizan materiales a través del control de la materia a nanoescala para construir nanopartículas que tengan diferentes utilidades a las de la materia original. L

- LA NANOCIENCIA es distinta a las otras ciencias porque aquellas propiedades que no se pueden ver a escala macroscópica adquieren importancia, como por ejemplo propiedades de mecánica cuántica y termodinámicas. En vez de estudiar materiales en su conjunto, los científicos investigan con átomos y moléculas individuales. Al aprender más sobre las propiedades de una molécula, es posible unirlas de forma muy bien definida para crear nuevos materiales con nuevas e increíbles carácterísticas [4]. Ahora bien, con el concepto anterior claro podemos definir que las nanociencias se enfocan en el estudio de las propiedades de los átomos y moléculas, tanto propiedades físicas, biológicas y químicas de las nanoparticulas, además de la forma de producirlos y la manera de ensamblarlos con el fin de poder crear los nano-objetos.

NANOMATERIALES PRINCIPALES COMPONENTES son compuestos con una alta conductividad y propiedades plásmicas, capacidad de resistencia y biocompatibilidad: • fe: los primeros caracterizados en nanonpartículas (usualmente recubiertas) • au: dando lugar a nanogold, con aplicaciones inmensas en biotecnología y sensores. • ag: por su alta biocompatibilidad y resistencia a microbios y bacterias. • pt, ti: alto rango de absorción y antioxidantes estructuras en forma de «puntos»

- ESTRUCTURAS MÁS COMUNES: usualmente en forma de «puntos», bien esféricos, bien en forma de conchas, «shells», bicapa, a veces (pt) en suspensión coloidal ó en forma de «polvillo» para crear «arrays».  se han desarrollado, últimamente, sobre todo en con nanopartículas de plata, la forma de placas, «plates», para dotar a estas nanopartículas de un rango de absorción mucho mayor al de ya por sí alto que disfrutan, debido a las variaciones de potencial al tener el efecto plasmónico ó de variación de potencial de e- en su superficie.

-NANOPARTÍCULAS DE AU • En general suspendidas en suspensión coloidal de agua, de color rojo intenso (100nm). • Tienen importantes propiedades eléctricas y una banda de absorción grande y modulable, debido a la existencia del efecto plasmódico en su superficiel. • Su producción (caracterización) se deriva fundamentalmente de la reducción del ácido Cloroaúrico(Cl4AuH), por cualquier metal, que provoca la precipitación de iones Au3+. Usos particularmente interesantes son: • Agentes de contraste en microscopía electrónica • Tratamiento experimental de enfermedades relacionadas con el sistema óseo (artritis reumatoide) • Radiofármacos en el tratamiento de enfermedades tumorales.

- NANOPARTÍCULAS DE AG  Tamaño entre 1 y 100 nm  Generalmente cubiertas por Óxido u otros agentes (poliuretano)  Puede formar nanobarras, nanotubos…  Su caracterización se hace fundamentalmente por tres métodos:  PVD ó deposición de vapor.  Implantación iónica (bombardeo de iones sobre una placa con sustrato)  Química húmeda: Reducción de una sal de plata con agentes como borohidridode Sodio (NaBH4) ó azúcares como beta-D-Glucosa Aplicaciones específicas:  Bactericida y antifúngico  Importantes propiedades de agente que se fija a membranas plasmáticas.  Instrumentos quirúrgicos  Cementos óseos  Agentes antivirales  Tratamiento VIH

NANOPARTÍCULAS DE FE  Habitualmente obtenidas por procesos redox. Sus usos más habituales son:  Tratamiento de contaminación de Aguas  Biodiagnóstico (por imagen ó contraste)  Nanoaleaciones  Plásticos (Recubrimiento)

- NANOPARTÍCULAS DE PT  Habitualmente suspendidas en coloide  Muy pequeñas, entre 2-3 nm ó incluso más pequeñas  Principal interés reside en sus propiedades antioxidantes  Su síntesis es a través de la reducción del hexacloroplatinato (PtCl6)2-, se consiguen partículas sub-nano –neutras- de Pt, y el resto del precipitado, se va «pegando» a ellas, para conseguir nanopartículas de muy uniforme tamaño.  Aunque el rango de aplicaciones podría ser extremadamente amplio, el hecho de que sean muy pequeñas, pero tiendan a agregarse, y que puedan actuar como catalizadores en ciertas reacciones, ha hecho que debido a potenciales problemas con efectos sobre la salud, todavía estemos en una fase muy prematura de investigación sobre aplicacioes biomédicas. En cambio, sí hay tecnologías en marcha para su aplicación en superconductores y supercomputación.

- DAÑOS AMBIENTALES • Un mayor uso de nanomateriales generará el aumento de la exposición medioambiental. No se sabe mucho sobre cuál puede ser su comportamiento en el aire, agua o tierra. Es posible que se concentren en focos concretos, agrupándose con minerales o interactuando con la materia orgánica.

- EVALUACIÓN DE RIESGOS Por lo general, se pueden aplicar métodos existentes de evaluación de riesgos a los nanomateriales, pero es necesario un mayor desarrollo de aquellos aspectos específicamente relacionados con los nanomateriales. Esto incluye el desarrollo de métodos para medir la exposición e identificar peligros. Los mayores riesgos potenciales proceden de las nanopartículas libres e insolubles, ya estén dispersas en un líquido o en forma de polvo. La evaluación de riesgos requiere un examen detallado de las propiedades, incluidas: • tamaño de partícula • área de superficie • estabilidad • propiedades de superficie • solubilidad • reactividad química