De Taniguchi als nostres dies: De què parlem quan parlem de nanotecnologia?

Tal dia com avui, fa 19 anys, va morir la primera persona que va utilitzar el terme nanotecnologia, l'any 1974, Norio Taniguchi. Pràcticament 25 anys després que Richard Feynman la imaginés a l'icònic seminari, "There is plenty of room at the bottom".

«On the Basic Concept of 'Nano-Technology'». Proceedings of the International Conference on Production Engineering, Tokyo, 1974, Part II (Japan Society of Precision Engineering).

Norio Taniguchi: El primer que va posar nom a la visió de Feynman

Norio Taniguchi (男 紀 男, Taniguchi Norio, 27 de maig de 1912 - 15 de novembre de 1999) va ser professor de la Universitat de Ciències de Tòquio. Ell va ser el primer a utilitzar el terme nanotecnologia el 1974 a partir de les investigacions iniciades el 1940 sobre els mecanismes abrasius de la mecanització d'alta precisió de materials durs i fràgils. Taniguchi va ser pioner en l'aplicació de tècniques de feix d'energia per al processament de materials d'ultraprecisió; incloent-hi electrodescàrrega, microones, feix d'electrons, fotons (làser) i feixos d'ions. Va predir amb èxit que, a final dels vuitanta, aquestes tècniques treballarien per sota de 100 nm; actualment ja s’apropen als pocs nanòmetres.

La Societat Europea d'Enginyeria de Precisió i Nanotecnologia va premiar el professor Taniguchi amb el seu 1r Premi a la Trajectòria a Bremen, maig del 1999. En reconeixement a les seves contribucions úniques i excel·lents a la recerca i el desenvolupament de les tecnologies de processament de materials d'ultraprecisió, i al fet que el 1974 va ser el primer a formular i utilitzar el terme  "nanotecnologia".

A través de la seva visió, escrits i exemple de total dedicació al seu camp de treball, ha estimulat el desenvolupament de la que serà una de les tecnologies dominants del segle XXI.

Però, realment de què parlem quan parlem de nanotecnologia?

Les nanotecnologies són un conjunt de tecnologies que operen entre 1 i 100 nanòmetres (nm). La paraula nano prové de la paraula grega νάνος que significa 'nan'. És un prefix utilitzat per descriure "una milmilionèsima" part d'alguna cosa. Un nanòmetre (nm) és una bilionèsima d'un metre, o una milionèsima de mil·límetre, mida d’una formiga, i és 100 vegades més petit que un bacteri.

Per intentar entendre la nanoescala, us recomano aquest vídeo.

La nanotecnologia des de quan existeix?

La naturalesa ha estat utilitzant la nanotecnologia des de sempre, en els processos biològics de tots els éssers vius durant milers de milions d'anys. Per exemple, la flor de lotus té unes protuberàncies en l'escala nano, la qual cosa li confereix propietats de superhidrofobicitat, o la papallona Morpho que té propietats iridescents a causa de la presència de e en les seves ales. A la història, hi ha exemples a l'època d'egipcis i perses i la trobem, per exemple, a la copa romana Licurg, l'espasa de Damasc, els vitralls d'algunes esglésies o el blau maia, entre altres molts exemples. Ja estem envoltats de milers de milions de nanopartícules, com la sal marina, les substàncies químiques generades pel plàncton oceànic o el fum dels cotxes dièsel.

Els orígens de la nanotecnologia moderna: El somni d'un visionari

Com ja sabeu, en aquest blog hem anat parlant de diferents personatges clau en la història de la nanotecnologia, com Feynman, Rohrer, Smalley, Sauvage, Geim o el mateix Taniguchi.

Us deixo més informació aquí.

Welcome to nanoland, quan les coses no són el que semblen

Les propietats electròniques, magnètiques, òptiques o mecàniques de les nanopartícules són molt sensibles a la seva grandària i es poden modificar variant la seva forma i dimensions, la qual cosa fa que es comportin d'una manera molt diferent de com les coneixem en el món macro. Això fa que els nanomaterials, la mida dels quals s'aproxima a pocs àtoms, manifestin propietats sorprenentment diferents de les que posseeixen quan la seva mida s'allunya dels 100 nm. Alguns dels factors que afavoreixen aquest canvi de propietats són, per exemple, l'enorme àrea superficial d'aquests materials, els efectes de confinament quàntic i l'explicació dels seus fenòmens gràcies a la mecànica quàntica. Això es tradueix, per exemple, en el fet que l'or deixa de ser daurat i adquireix una gamma àmplia de colors a causa del fenomen quàntic del plasmó de ressonància, l'òxid de ferro d'uns 10 nm és un ferrofluid amb propietats superparamagnètiques o l'òxid de titani es converteix en un superòxid superhidrofòbic.

Per fabricar aquestes nanoparticules, utilitzem dues estratègies, la top down o la bottom up:

a) Top down (des de dalt (més gran) fins a baix (més petit)), és a dir, d'un material macro o micro anem a un material nano: Els mecanismes i les estructures es miniaturitzen a escala nanomètrica. Aquest tipus de nanotecnologia ha estat la més freqüent, sobretot en l'àmbit de l'electrònica, on predomina la miniaturització.

b) Bottom up (des de baix (menor) fins a dalt (major), on manipulant àtom a àtom fabriquem un material nano: Es comença amb una estructura molt petita, com una molècula i mitjançant un procés de muntatge o autoassemblatge, es crea un nanomaterial. Aquest enfocament, que alguns consideren com l'únic i "veritable" enfocament nanotecnològic, ha de permetre que aquest control tan precís ens permeti arribar a fites més grans, alliberar-nos de les limitacions actuals en el camp de la miniaturització.

I tot això... té aplicacions?

La nanotecnologia ja s'aplica comercialment en milers de productes que van des de telèfons mòbils, nous aliments, dispositius mèdics, revestiments químics, equips de proves de salut personal, discos d'ordinador, raquetes de tenis i pals de golf a protectors solars i cosmètics, entre altres. La nanociència no és només una ciència, és una plataforma multidisciplinària que inclou la biologia, la química, la física, la ciència dels materials i l'enginyeria. La nanotecnologia permet nous desenvolupaments en electrònica, medicina, salut i en molts productes de consum. Sense cap mena de dubte, la podem considerar com una de les revolucions industrials del nostre segle.

Les oportunitats són infinites... però estem preparats?

La nanotecnologia canviarà les nostres vides de moltes maneres. És important que es desenvolupi de manera responsable i que també abordi les preocupacions dels ciutadans. En l'àmbit nano, les diferències entre les disciplines científiques s'esvaeixen. La nanotecnologia necessita nous enfocaments que travessin les fronteres de la tradició entre la física, la química, la biologia i l'enginyeria. Per tant, el cas de les nanotecnologies obre un nou paradigma respecte al seu ús i regulació, ja que per primera vegada no esperem a tenir evidències del seu efecte nociu per obrir un debat i actuar sobre el seu ús segur, intentant evitar els errors comesos amb altres químics tòxics.

Efectivament la nanotecnologia ja està aquí i ha vingut per quedar-se. Hem d'estar preparats per a aquesta nova tecnologia que cada vegada serà més habitual en els nostres dies. Realment, no és com la va definir Taniguchi, però el que és indubtable és que ell va ser el primer a posar nom a la revolució industrial del segle XXI.

1. N. Taniguchi, "On the Basic Concept of 'Nano-Technology'". Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974.
2. [1] Definition of nanotechnology.
3. Whatmore, R. W. (1 August 2006). "Nanotechnology--what is it? Should we be worried?". Occupational Medicine, 56 (5): 295–299. doi:10.1093/occmed/kql050. The first use of the term nanotechnology was by Norio Taniguchi who, in 1974, gave a talk describing how the dimensional accuracy with which we make things had improved over time [4,5]. He studied the developments in the machining techniques over the period from 1940 until the early 1970s and predicted (correctly) that by the late 1980s techniques would have evolved to a degree that dimensional accuracies of better than 100 nm would be achievable. He applied the term nanotechnology to this.
4. "Lifetime Achievement Award". European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. Archived from the original on 11 August 2013. Retrieved 11 August 2013.

• Nanotechnology: Integrated Processing Systems for Ultra-precision and Ultra-fine products. Edited by Norio Taniguchi. Associate Editors: Tsuguo Kohno, Kazuo Maruyama, Kiyoshi Iizuka, Iwao Miyamoto and Toshio Dohi. 0198562837, hardback, 424 pages, Sep 1996.