¿Qué relación hay entre nanociencia y el sector industrial?
La nanociencia aborda el conjunto de fenómenos nuevos que aparecen cuando la materia tiene un tamaño del orden de unas pocas millonésimas de milímetro (un nanómetro, de ahí su nombre). Esta es la escala de las moléculas individuales, donde física, química, biología, medicina e ingeniería cruzan sus conocimientos respectivos. A menudo estos descubrimientos de ciencia básica se traducen en aplicaciones, esto es, en nanotecnologías aplicables en diversos sectores industriales. De este modo, cómo captamos y almacenamos energía, cuidamos nuestras enfermedades, nos vestimos, procesamos la información o incluso, construimos nuestros edificios, contiene elementos de nanotecnología.
¿En qué proyectos trabajan actualmente que podrían ser aplicados a la producción? ¿Podría poner algún ejemplo de proyecto que hayan desarrollado ustedes y se esté aplicando en alguna industria?
A lo largo de los últimos diez años, en IMDEA Nanociencia hemos desarrollado una serie de tecnologías que se están aplicando actualmente: Mencionaremos, entre otros ejemplos, una técnica para funcionalizar nanotubos de carbono, disolverlos en matrices poliméricas y mejorar las propiedades mecánicas de estos materiales híbridos, que ya está en un estado de desarrollo muy avanzado para la producción de materiales estructurales para drones. También hemos desarrollado unos materiales magnéticos sin tierras raras para producir imanes permanentes capaces de mover el motor de vehículos eléctricos como bicicletas, motociclos y coches pequeños. Los imanes se fabrican industrialmente por una empresa en Barcelona y las bicicletas eléctricas con nuestros imanes en los motores se pueden adquirir de una empresa danesa. Finalmente me gustaría mencionar una aplicación en nanomedicina que permite eliminar selectivamente las células tumorales. La técnica desarrollada en IMDEA Nanociencia está basada en hipertermia magnética selectiva mediante nanopartículas funcionalizadas y ya se están realizado ensayos clínicos en pacientes humanos en el Hospital Vall D´Hebrón.
¿Cómo puede la nanotecnología trasladarse a las plantas de producción? ¿Es necesario implementar nuevas herramientas en las fábricas para trabajar en nanoescalas?
Sin ninguna duda. En particular, todo lo relativo a la fabricación de dispositivos semiconductores avanzados, que tienen tamaños del orden de 2 nanómetros, requiere de un sofisticado conjunto de máquinas robotizadas. Las tecnologías de autoensamblaje molecular también requieren instrumentación altamente sofisticada.
¿Puede ser la nanociencia una herramienta que ayude a la descarbonización y a la sostenibilidad?
Entre los retos fundamentales a los que nos enfrentamos como especie están la energía, el cambio climático, la huella de carbono, el reciclado de materiales o el agua. Todos ellos han de ser abordados para lograr un desarrollo sostenible. La nanotecnología jugará un papel fundamental en el desarrollo disruptivo de soluciones que remedien estos retos. IMDEA Nanociencia está implicada en la puesta en marcha de plantas piloto de producción de diversos nanomateriales críticos que están preparando la transición a una economía más sostenible, con optimización de los recursos naturales empleados, incluido la reutilización de materiales o la producción sostenible de circuitos semiconductores.
¿Qué avances se están produciendo en nanociencia en relación con la energía?
La nanotecnología está jugando ya un papel clave en cómo generamos, almacenamos, transportamos o conservamos la energía de forma sostenible. Así veremos baterías más potentes y menos contaminantes, células solares cada vez más eficientes, ecológicas y baratas, nanomateriales que capturen dióxido de carbono (CO2), “hojas” artificiales que logren la fotosíntesis, esto es, transformar el CO2 en otras sustancias, mediante acción directa de la energía solar, de la misma manera que las células vegetales realizan la fotosíntesis gracias a la clorofila, o métodos para generar hidrógeno molecular (H2) y usarlo como vector energético.
¿Cuáles son los usos de la nanociencia, por ejemplo, en la industria de la Defensa?
En Defensa y Seguridad hay innumerables áreas donde la nanotecnología está siendo aplicada ya, aunque, por razones obvias, no podemos mencionarlas. En resumen, en un futuro inmediato la nanociencia y la nanotecnología nos permitirán emplear métodos novedosos para curar el cáncer de manera más eficaz y menos invasiva, crear tecnologías cuánticas, conseguir la fotosíntesis artificial, disponer de capas de invisibilidad a lo Harry Potter, usar baterías eléctricas de carga ultrarrápida y altísima capacidad, fabricar células solares flexibles o huesos y órganos artificiales personalizados, disponer de edificios y métodos de transporte más ligeros y eco-sostenibles o desarrollar múltiples sensores con sensibilidades, tamaños o consumos energéticos sin precedentes.
