Nanotecnología

La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.

Historia

El ganador del premio Nobel de Física de 1965, Richard Feynman, fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en un discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959, titulado En el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom), en el que describe la posibilidad de la síntesis vía la manipulación directa de los átomos. El término "nanotecnología" fue usado por primera vez por Norio Taniguchi en el año 1974, aunque esto no es ampliamente conocido.

Comparaciones de los tamaños de los nanomateriales.

Inspirado en los conceptos de Feynman, en forma independiente K. Eric Drexler usó el término "nanotecnología" en su libro del año 1986 Motores de la Creación: La Llegada de la Era de la Nanotecnología (en inglés: Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology), en el que propuso la idea de un "ensamblador" a nanoescala que sería capaz de construir una copia de sí mismo y de otros elementos de complejidad arbitraria con un nivel de control atómico. También en el año 1986, Drexler co-fundó The Foresight Institute (en castellano: El Instituto de Estudios Prospectivos), con el cual ya no tiene relación, para ayudar a aumentar la conciencia y comprensión pública de los conceptos de la nanotecnología y sus implicaciones.

Así, el surgimiento de la nanotecnología como un campo en la década de 1980 ocurrió por la convergencia del trabajo teórico y público de Drexler, quien desarrolló y popularizó un marco conceptual para la nanotecnología, y los avances experimentales de alta visibilidad que atrajeron atención adicional a amplia escala a los prospectos del control atómico de la materia.

Por ejemplo, la invención del microscopio de efecto túnel en el año 1981 proporcionó una visualización sin precedentes de los átomos y enlaces individuales, y fue usado exitosamente para manipular átomos individuales en el año 1989. Los desarrolladores del microscopio Gerd Binnig y Heinrich Rohrer del IBM Zurich Research Laboratory (en castellano: Laboratorio de Investigación Zurich IBM) recibieron un Premio Nobel en Física en el año 1986.​ Binnig, Quate y Gerber también inventaron el microscopio de fuerza atómica análogo ese año.

Los fullerenos fueron descubiertos en el año 1985 por Harry Kroto, Richard Smalley y Robert Curl, quienes en conjunto ganaron el Premio Nobel de Química del año 1996.​ Inicialmente el C₆₀ no fue descrito como nanotecnología; el término fue utilizado en relación con el trabajo posterior con los tubos de grafeno relacionados (llamados nanotubos de carbono y algunas veces también tubos bucky) lo que sugería aplicaciones potenciales para dispositivos y electrónica de nano escala.

A principios de la década de 2000, el campo cosechó un incrementado interés científico, político y comercial que llevó tanto a la controversia como al progreso. Las controversias surgieron en relación a las definiciones y potenciales implicaciones de las nanotecnologías, ejemplificado por el informe de la Royal Society acerca de la nanotecnología.​ Los desafíos surgieron de la factibilidad de las aplicaciones imaginadas por los proponentes de la nanotecnología molecular, que culminó en un debate público entre Drexler y Smalley en el año 2001 y el año 2003.

Mientras tanto, la comercialización de los productos basados en los avances de las tecnologías a nanoescala comenzaron a surgir. Estos productos están limitados a aplicaciones a granel de los nanomateriales y no involucran el control atómico de la materia. Algunos ejemplos incluyen a la plataforma Nano Silver que utiliza nanopartículas de plata como un agente antibacterial, los protectores solares transparentes basados en nanopartículas y de los nanotubos de carbono para telas resistentes a las manchas.​

Los gobiernos se movieron a la promoción y el financiamiento de la investigación en nanotecnología, comenzando por Estados Unidos con su Iniciativa Nanotecnológica Nacional, que formalizó la definición de la nanotecnología basada en el tamaño y que creó un fondo de financiamiento para la investigación de la nanoescala.

Para mediados de la década del 2000 nueva y sería atención científica comenzó a florecer. Proyectos emergieron para producir una hoja de ruta para la nanotecnología​ que se centraba en la manipulación atómica precisa de la materia y que discute las capacidades, metas y aplicaciones existentes y proyectadas.

Otras personas de esta área fueron Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick quienes propusieron que el ADN era la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los procesos del organismo, revelando la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la vida.

Pero estos conocimientos fueron más allá, ya que con esto se pudo modificar la estructura de las moléculas, como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día encontramos en nuestros hogares. Pero hay que decir que a este tipo de moléculas se les puede considerar “grandes”.

Hoy en día la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico, ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan las enfermedades, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido más beneficiadas como es la microbiología, inmunología, fisiología; han surgido también nuevas ciencias como la Ingeniería Genética, que ha generado polémicas sobre las repercusiones de procesos como la clonación o la eugenesia.

El desarrollo de la nanociencia y la nanotecnología en América Latina es relativamente reciente, en comparación a lo que ha ocurrido a nivel global. Países como México, Costa Rica, Argentina, Venezuela, Colombia, Brasil y Chile contribuyen a nivel mundial con trabajos de investigación en distintas áreas de la nanociencia y la nanotecnología.​ Además, algunos de estos países cuentan también con programas educativos a nivel licenciatura, maestría, posgrado y especialización en el área.

Para mas informacion:https://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnolog%C3%ADa

Robótica

La robótica es la rama de la ingeniería mecatrónica, de la ingeniería eléctrica, de la ingeniería mecánica, de la ingeniería biomédica, y de las ciencias de la computación, que se ocupa del diseño, construcción, operación, estructura, manufactura, y aplicación de los robots.

La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física.​ Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables, la animatrónica y las máquinas de estados.

Según su estructura

La estructura es definida por el tipo de configuración general del robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un robot a través del cambio de su configuración por el propio robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales (cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: poliarticulados, móviles, androides, zoomórficos e híbridos.

• 1. Poliarticulados

En este grupo se encuentran los robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo se encuentran los robots manipuladores, los robots industriales y los robots cartesianos, que se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.

• 2. Móviles

Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

• 3. Androides

Robot androide

Son los tipos de robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemático del ser humano. Actualmente, los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación. Uno de los aspectos más complejos de estos robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del Robot. Vulgarmente se los suele llamar "marionetas" cuando se les ven los cables que permiten ver cómo realiza sus procesos.

• 4. Zoomórficos

Los robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Los experimentos efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. Los Robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numerosos y están siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, pilotados o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

• 5. Híbridos

Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas es, al mismo tiempo, uno de los atributos de los robots móviles y de los robots zoomórficos.

Para mas informacion: https://es.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B3tica

Domótica

Se llama domótica a los sistemas capaces de automatizar una vivienda o edificación de cualquier tipo, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado.

Aplicaciones

Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cinco aspectos o ámbitos principales:

Programación y ahorro energético

El ahorro energético no es algo tangible, sino legible con un concepto al que se puede llegar de muchas maneras. En muchos casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por otros que consuman menos energía sino una gestión eficiente de los mismos.

• Climatización y calderas: programación y zonificación, pudiéndose utilizar un termostato.
  • Se pueden encender o apagar la caldera usando un control de enchufe, mediante telefonía móvil, fija, Wi-Fi o Ethernet.
• Control de toldos y persianas eléctricas, realizando algunas funciones repetitivas automáticamente o bien por el usuario manualmente mediante un mando a distancia:
  • Proteger automáticamente el toldo del viento, con un mismo sensor de viento que actué sobre todos los toldos.
  • Protección automática del sol, mediante un mismo sensor de sol que actué sobre todos los toldos y persianas.
  • Con un mando a distancia o control central se puede accionar un producto o agrupación de productos y activar o desactivar el funcionamiento del sensor.
• Gestión eléctrica:
  • Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado.
  • Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.
  • Contadores electrónicos que informan el consumo electrónico.

Confort

El confort conlleva todas las actuaciones que se puedan llevar a cabo que mejoren la comodidad en una vivienda. Dichas actuaciones pueden ser de carácter tanto pasivo, como activo o mixtas.

• Iluminación:
  • Apagado general de todas las luces de la vivienda.
  • Automatización del apagado/encendido en cada punto de luz.
  • Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente.
• Automatización de todos los distintos sistemas/instalaciones/dotándolos de control eficiente y de fácil manejo.
• Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor.
• Control vía Internet.
• Gestión Multimedia y del ocio electrónicos.
• Generación de macros y programas de forma sencilla para el usuario y automatización.

Seguridad

Consiste en una red de seguridad encargada de proteger tanto los bienes patrimoniales, como la seguridad personal y la vida.

• Alarmas de intrusión (antiintrusión): Se utilizan para detectar o prevenir la presencia de personas extrañas en una vivienda o edificio:
  • Detección de un posible intruso (Detectores volumétricos o perimetrales).
  • Cierre de persianas puntual y seguro.
  • Simulación de presencia.
• Detectores y alarmas de detección de incendios (detector de calor, detector de humo), detector de gas (fugas de gas, para cocinas no eléctricas), escapes de agua e inundación, concentración de monóxido de carbono en garajes cuando se usan vehículos de combustión.
• Alerta médica y teleasistencia.
• Acceso a cámaras IP.

A modo de ejemplo, un detector de humo colocado en una cocina eléctrica, podría apagarla, cortando la electricidad que va a la misma, cuando se detecte un incendio.

Comunicaciones

Son los sistemas o infraestructuras de comunicaciones que posee el hogar.

• Ubicuidad en el control tanto externo como interno, control remoto desde Internet, PC, mandos inalámbricos (p.ej. PDA con Wi-Fi), aparellaje eléctrico.
• Teleasistencia.
• Telemantenimiento.
• Informes de consumo y costes.
• Transmisión de alarmas.
• Intercomunicaciones.
• Telefonillos y videoporteros.

Accesibilidad

Bajo este epígrafe se incluyen las aplicaciones o instalaciones de control remoto del entorno que favorecen la autonomía personal de personas con limitaciones funcionales, o discapacidad.

El concepto diseño para todos es un movimiento que pretende crear la sensibilidad necesaria para que al diseñar un producto o servicio se tengan en cuenta las necesidades de todos los posibles usuarios, incluyendo las personas con diferentes capacidades o discapacidades, es decir, favorecer un diseño accesible para la diversidad humana. La inclusión social y la igualdad son términos o conceptos más generalistas y filosóficos. La domótica aplicada a favorecer la accesibilidad es un reto ético y creativo pero sobre todo es la aplicación de la tecnología en el campo más necesario, para suplir limitaciones funcionales de las personas, incluyendo las personas discapacitadas o mayores. El objetivo no es que las personas con discapacidad puedan acceder a estas tecnologías, porque las tecnologías en si no son un objetivo, sino un medio. El objetivo de estas tecnologías es favorecer la autonomía personal. Los destinatarios de estas tecnologías son todas las personas, independientemente de su condición de enfermedad, discapacidad o envejecimiento.

Un sistema domótico orientado hacia el uso de personas con discapacidad incluye:​

1. El registro y control del consumo de servicios en tiempo real: agua, energía eléctrica, gas, aire acondicionado o caldera.
2. La vigilancia remota de lugares distantes o inaccesibles para esa persona.
3. La transmisión de la información del usuario con sus familiares o cuidadores de forma constante y automatizada.
4. La posibilidad de emitir mensajes de emergencia o activar alarmas en caso necesario.
5. La programación de ambientes preconfigurados con varios dispositivos enlazados.

El sistema

Arquitectura

Desde el punto de vista de donde reside la inteligencia del sistema domótico, hay varias arquitecturas diferentes:

• Arquitectura centralizada: un controlador centralizado recibe información de múltiples sensores y, una vez procesada, genera las órdenes oportunas para los actuadores.
• Arquitectura distribuida: toda la inteligencia del sistema está distribuida por todos los módulos sean sensores o actuadores. Suele ser típico de los sistemas de cableado en bus, o redes inalámbricas.
• Arquitectura mixta: sistemas con arquitectura descentralizada en cuanto a que disponen de varios pequeños dispositivos capaces de adquirir y procesar la información de múltiples sensores y transmitirlos al resto de dispositivos distribuidos por la vivienda, p.ej. aquellos sistemas basados en ZigBee y totalmente inalámbricos.

Elementos de una instalación domótica

• Central de gestión.
• Sensores o detectores.
• Actuadores.
• Soportes de comunicación, como puede ser la red eléctrica existente.
•