Los últimos 70 años han visto la forma en que vivimos y trabajamos transformada por dos pequeños inventos. El transistor electrónico y el microchip son los que hacen posible toda la electrónica moderna, y desde su desarrollo en la década de 1940 se han ido haciendo más pequeños. Hoy dia, un chip puede contener hasta 5 mil millones de transistores. Si los coches hubieran seguido el mismo camino de desarrollo, ahora podríamos conducirlos a 300, 000 mph y costarían solo £ 3 cada uno.

Pero para mantener este progreso, debemos ser capaces de crear circuitos en los extremadamente pequeños, escala nanométrica. Un nanómetro (nm) es una mil millonésima parte de un metro, por lo que este tipo de ingeniería implica manipular átomos individuales. Podemos hacer esto, por ejemplo, disparando un haz de electrones a un material, o vaporizándolo y depositando los átomos gaseosos resultantes capa por capa sobre una base.

El verdadero desafío es utilizar estas técnicas de manera confiable para fabricar dispositivos a nanoescala que funcionen. Las propiedades físicas de la materia, como su punto de fusión, conductividad eléctrica y reactividad química, se vuelven muy diferentes a nanoescala, por lo que encoger un dispositivo puede afectar su rendimiento. Si podemos dominar esta tecnología, sin embargo, entonces tendremos la oportunidad de mejorar no solo la electrónica sino todo tipo de áreas de la vida moderna.

1. Doctores dentro de tu cuerpo

La tecnología de acondicionamiento físico portátil significa que podemos controlar nuestra salud atando los dispositivos a nosotros mismos. Incluso hay prototipos de tatuajes electrónicos que pueden detectar nuestros signos vitales. Pero al reducir esta tecnología, podríamos ir más allá implantando o inyectando pequeños sensores dentro de nuestro cuerpo. Esto capturaría información mucho más detallada con menos molestias para el paciente, permitiendo a los médicos personalizar su tratamiento.

Las posibilidades son infinitas, que van desde el seguimiento de la inflamación y la recuperación posoperatoria hasta aplicaciones más exóticas en las que los dispositivos electrónicos interfieren con las señales de nuestro cuerpo para controlar la función de los órganos. Aunque estas tecnologías pueden parecer cosa del futuro lejano, multimillonarias empresas sanitarias como GlaxoSmithKline ya están trabajando en formas de desarrollar los denominados "electrocéuticos".

2. Sensores, sensores, En todas partes

Estos sensores se basan en nanomateriales recién inventados y técnicas de fabricación para hacerlos más pequeños, más complejo y más eficiente energéticamente. Por ejemplo, Los sensores con características muy finas ahora se pueden imprimir en grandes cantidades en rollos flexibles de plástico a bajo costo. Esto abre la posibilidad de colocar sensores en muchos puntos de la infraestructura crítica para comprobar constantemente que todo funciona correctamente. Puentes los aviones e incluso las centrales nucleares podrían beneficiarse.

3. Estructuras autorreparables

Si aparecen grietas, la nanotecnología podría desempeñar un papel más. Cambiar la estructura de los materiales a nanoescala puede darles algunas propiedades asombrosas, dándoles una textura que repele el agua. por ejemplo. En el futuro, Los recubrimientos o aditivos de nanotecnología incluso tendrán el potencial de permitir que los materiales "sanen" cuando se dañen o se desgasten. Por ejemplo, La dispersión de nanopartículas en un material significa que pueden migrar para rellenar las grietas que aparezcan. Esto podría producir materiales de autocuración para todo, desde cabinas de aviones hasta microelectrónica, evitar que las pequeñas fracturas se conviertan en grandes, grietas más problemáticas.

4. Haciendo posible los macrodatos

Todos estos sensores producirán más información de la que hemos tenido que manejar antes, por lo que necesitaremos la tecnología para procesarla y detectar los patrones que nos alertarán sobre los problemas. Lo mismo ocurrirá si queremos utilizar el "big data" de los sensores de tráfico para ayudar a gestionar la congestión y prevenir accidentes. o prevenir la delincuencia mediante el uso de estadísticas para asignar más eficazmente los recursos policiales.

Aquí, La nanotecnología está ayudando a crear una memoria ultradensa que nos permitirá almacenar esta gran cantidad de datos. Pero también proporciona la inspiración para algoritmos ultraeficientes para el procesamiento, cifrar y comunicar datos sin comprometer su fiabilidad. La naturaleza tiene varios ejemplos de procesos de big data que se realizan de manera eficiente en tiempo real mediante estructuras diminutas, como las partes del ojo y el oído que convierten las señales externas en información para el cerebro.

Las arquitecturas informáticas inspiradas en el cerebro también podrían usar la energía de manera más eficiente y, por lo tanto, lucharían menos con el exceso de calor, uno de los problemas clave para reducir aún más los dispositivos electrónicos.

5. Lucha contra el cambio climático

La lucha contra el cambio climático significa que necesitamos nuevas formas de generar y utilizar electricidad, y la nanotecnología ya está desempeñando un papel. Ha ayudado a crear baterías que pueden almacenar más energía para los coches eléctricos y ha permitido que los paneles solares conviertan más luz solar en electricidad.

El truco común en ambas aplicaciones es utilizar nanotexturas o nanomateriales (por ejemplo, nanocables o nanotubos de carbono) que convierten una superficie plana en una tridimensional con una superficie mucho mayor. Esto significa que hay más espacio para las reacciones que permiten que se produzca el almacenamiento o la generación de energía, para que los dispositivos funcionen de manera más eficiente

En el futuro, La nanotecnología también podría permitir a los objetos recolectar energía de su entorno. Actualmente se están desarrollando nuevos nanomateriales y conceptos que muestran potencial para producir energía a partir del movimiento, luz, variaciones de temperatura, glucosa y otras fuentes con alta eficiencia de conversión.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.