Nanotecnología
La
nanotecnología, es el estudio y desarrollo de sistemas en escala manométrica,
"nano" es un prefijo del sistema internacional de unidades que viene
del griego νάνος que significa enano, y
corresponde a un factor 10^-9, que aplicado a las unidades de longitud,
corresponde a una mil millonésima parte de un metro es decir 1 nanómetro, la nanotecnología
estudia la materia desde un nivel de resolución manométrico, entre 1 y 100
nanómetros aproximadamente, hay que saber que un átomo mide menos de 1
nanómetro pero una molécula puede ser mayor, en esta escala se observan
propiedades y fenómenos totalmente nuevos, que se rigen bajo las leyes de la
mecánica cuántica, estas nuevas propiedades son las que los científicos aprovechan
para crear nuevos materiales o dispositivos nanotecnológicos, de esta forma la nanotecnología
promete soluciones a múltiples problemas que enfrenta actualmente la humanidad,
como los ambientales, energéticos, de salud, y muchos otros, sin embargo estas
nuevas tecnologías pueden conllevar a riesgos y peligros si son mal utilizados.
Esta ciencia
aplicada se desarrolla a nivel de átomos y moléculas. La química, la biología y
la física son algunos de los campos de aplicación de la nanotecnología, que aparece
como una esperanza para la solución de diversos problemas.
Uno de los
primeros pasos en el desarrollo de la nanotecnología ha sido la comprensión del
ADN como un actor clave en la regulación de los procesos del organismo. Las
moléculas, por lo tanto, demuestran ser determinantes en los procesos de vida.
El ADN es el
material del que están hechos los planos de construcción de los seres vivos,
por así decirlo. Pero también posee propiedades útiles para el sector de la
electrónica. Entre ellas, destaca su capacidad de conducir una carga eléctrica.
Esto lo convierte en la clave potencial para lograr desarrollar nuevos
nanodispositivos electrónicos fabricables mediante un proceso que reúna máxima
eficacia y bajo costo.
El equipo de
Nongjian (N.J.) Tao, de la Universidad Estatal de Arizona, y David Beratan, de
la Universidad Duke, ambas instituciones en Estados Unidos, ha conseguido manipular ADN para ajustar
de forma más fina el flujo de electricidad que pase a través de él. Este logro
brinda la capacidad de hacer que el ADN se comporte de formas diferentes,
provocando que los electrones fluyan suavemente como lo harían a través de un
hilo metálico conductor común, o haciéndolos saltar como en los materiales
semiconductores que se emplean en nuestros ordenadores, teléfonos celulares y
otros dispositivos.
Los resultados
de esta línea de investigación podrían proporcionar un marco de trabajo para
crear nanohilos de ADN más estables y eficientes, y para averiguar cómo podría
usarse la conductividad del ADN para identificar daños genéticos importancia
relevante que es necesaria en la medicina, para poder prevenir diferentes
patologías.
Ahora bien,
las hebras de ADN están hechas como si fueran cadenas, con cada eslabón
conformado por una de cuatro bases moleculares, cuya secuencia codifica las
instrucciones genéticas para nuestras células. Como las cadenas metálicas, las
hebras de ADN pueden cambiar fácilmente de forma, doblarse, enroscarse y
moverse a medida que colisionan con otras moléculas a su alrededor.
En distancias
cortas, los electrones fluyen a través del ADN mediante el efecto de túnel
cuántico, dispersándose deprisa como lo hacen las ondas de agua en un estanque.
A través de distancias más largas, se comportan más como partículas e
intervienen los saltos. Es como intentar cruzar un río, algo que puede hacerse
con rapidez a través de un puente, o que también podría hacerse recurriendo a
saltar de una roca a otra, si hay una cantidad suficiente de ellas asomando en
la superficie del agua. Los electrones en el ADN se comportan de formas
similares, dependiendo de la información química contenida en este
último.
Todos estos
movimientos pueden alterar la capacidad de los electrones de viajar como ondas.
Anteriormente se creía que los electrones solo podrían ser compartidos entre
como mucho tres bases.
Valiéndose de
simulaciones por ordenador, el equipo de Beratan encontró que ciertas
secuencias de bases podrían mejorar el intercambio de electrones, llevando a un
comportamiento semejante al de las ondas a largas distancias. En particular,
estos científicos encontraron que apilar series alternativas de cinco bases de
guanina (G) creaba la mejor conductividad eléctrica.
A
continuación, el grupo de Tao llevó a cabo experimentos de conductividad en
hebras cortas (de 6 a 16 bases) de ADN, que llevaban bloques alternos de 3 a 8
bases de guanina. Conectando su ADN de pruebas a un par de electrodos de oro,
el equipo pudo controlar una pequeña corriente para medir la cantidad de carga
eléctrica fluyendo a través de la molécula.
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