Cada día es más frecuente escuchar los términos nanotecnología, nanomateriales, nanoestructuras, etc., en conversaciones de la vida cotidiana, pero para la mayoría de las personas aun es difícil imaginar estos términos fuera del contexto científico o de la ciencia ficción. Sin embargo, es innegable el impacto que el estudio de las nanociencias y los desarrollos nanotecnológicos tendrán en los ámbitos social, cultural, y económico de nuestra vida diaria.

Las nanociencias se pueden describir como aquellas que estudian estructuras u objetos con al menos una de sus dimensiones en la escala del nanómetro (nm). El prefijo “nano” viene del latín “nanus”, que significa muy pequeño o enano, y entonces un nanómetro corresponde a la millonésima parte de un milímetro. Para tener un punto de comparación podemos decir que un cabello humano tiene 100000 nm de grueso, que el diámetro de una molécula de ADN es de 2.5 nm y que el diámetro de un átomo es de un tercio de nanómetro. El análisis de dichas estructuras incluye la caracterización de sus propiedades (sean químicas, mecánicas, electrónicas, ópticas o magnéticas), y el estudio de la interacción que tienen con otras nanoestructuras, con ondas electromagnéticas, con medios biológicos, etcétera.

Por otro lado, la nanotecnología correspondería a la capacidad técnica para modificar y manipular la materia para poder desarrollar estructuras o dispositivos funcionales, con dimensiones inferiores a los 100 nm, para potenciales aplicaciones tecnológicas [1,2]. Por ejemplo, una estructura típica en los dispositivos producidos por la industria microelectrónica sería cientos de veces más grande que una nanoestructura con dimensiones inferiores a unas pocas decenas de nanómetros. Actualmente, las estructuras más pequeñas que se han alcanzado en transistores para circuitos integrados hechos en laboratorios de investigación van de los 10 a los 20 nanómetros, es decir, una décima parte de las dimensiones que encontramos actualmente dentro de los circuitos integrados comerciales.

Así, el desarrollo de la industria de la microelectrónica hacia dispositivos más pequeños, más rápidos, más eficientes y más baratos ha sido impulsado desde hace 40 años por la llamada Ley de Moore que describimos en la siguiente sección. Por el momento basta decir que las nanociencias no son sólo un paso más hacia la miniaturización de los dispositivos actuales, sino un terreno cualitativamente nuevo, completamente dominado por la mecánica cuántica, donde lo pequeño puede ser esencialmente diferente. En efecto, la materia modificada a la nanoescala puede presentar propiedades o fenómenos intrínsecos de la escala atómica que son fundamentalmente diferentes de los que habitualmente observamos a mayor escala.

Como lo describimos más adelante en este artículo, en el Instituto de Física de la UNAM estamos trabajando desde 1996 en la síntesis y caracterización de nanopartículas metálicas en muestras de sílice (SiO2) por medio de la técnica de implantación de iones, usando el acelerador Peletrón.

Nuestro objetivo no solamente es lograr un mejor entendimiento de los mecanismos responsables de la formación y de las propiedades ópticas de estas nanopartículas, sino también producir materiales ópticamente activos para potenciales aplicaciones tecnológicas en la optoelectrónica. Los dispositivos optoelectrónicos son aquellos que combinan la óptica con la electrónica (por ejemplo, circuitos integrados híbridos que funcionarían con luz y electricidad) y su desarrollo nos permitiría contribuir a que la ley de Moore siga siendo válida por muchos años más.