Aplicaciones de la Impresión 3D en la Nanotecnología

Hoy nos sumergimos en el mundo de las micro y nanoescalas, y sobre cómo la impresión 3D está contribuyendo al desarrollo de la microtecnología y la nanotecnología.

Qué es la Nanotecnología y la Microtecnología

Empecemos explicando qué es la Nanotecnología y la Microtecnología:

Nanotecnología:

  • Es la tecnología que nos permite fabricar cosas en la escala del nanómetro (nm y HM).
  • Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro (ahí es nada).
  • Para que nos hagamos una idea, en un nanómetro caben entre 3 y cinco átomos.
  • El nanómetro es la medida límite de reducción a la que podemos llegar en cuanto a objetos materiales se refiere.

Microtecnología:

  • Es la tecnología que nos permite fabricar cosas en la escala del micrón (también llamado micra).
  • Un micrón es una millonésima parte de un metro.

Esta es la escala usada para construir dispositivos de pequeño tamaño como memorias, circuitos lógicos y de computación.

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Ahora que tenemos claro qué son estos dos conceptos podemos meternos en materia con algo más de base.

Aplicaciones muy reales

Por regla general, cuando pensamos en todas las funciones electrónicas que tenemos a mano gracias a nuestros móviles no solemos caer en la cuenta de que todo eso existe gracias a la nano y la microtecnología.

La demanda en los últimos años de dispositivos cada vez más pequeños ha ido creciendo exponencialmente, para aplicaciones como minimotores, microsatélites, microimplantes médicos y métodos para cirugía no invasiva, microrobots, etc. La lista es larguísima y cada elemento igual o más interesante que el anterior.

Para el desarrollo de estos avances tecnológicos, y más aún teniendo en cuenta esta tendencia hacia una progresiva miniaturización, la impresión 3D está resultando ser un herramienta muy poderosa. El motivo es el desarrollo de distintos métodos con impresión 3D que están permitiendo trabajar en escalas reducidas a micro y nano dimensiones para permitir aplicaciones tan importantes como la biónica, la microeléctrónica, la impresión de microchips, los dispositivos de microfluidos, andamios para la ingeniería de tejidos, o dispositivos para la liberación de fármacos. Todas ellas se han convertido ya en aplicaciones imprescindibles y cotidianas que podemos encontrar prácticamente en toda la tecnología que nos rodea y que usamos a diario.

Y cada día nos sorprende con nuevas aportaciones.

Impresiones en dimensiones minúsculas

Ya hace tiempo la empresa Nanoscribe consiguió aplicar la estereolitografía (una de las técnicas de fabricación aditiva) al mundo nanoscópico. Estamos hablando de resoluciones menores de 100 micrones y con una calidad altísima. Este sistema fue llamado Sistema Fotónico Profesional GT y ya está disponible a nivel comercial, ofreciendo no sólo una resolución de impresión inimaginable si no también una alta velocidad.

Gracias a un sistema de impresión de polímeros basado en un láser (direccionado por medio de un sistema de espejos móviles) es posible imprimir en segundos figuras de alta complejidad en tamaños de escala nanométrica con una gran calidad final, como os mostramos en la foto que adjuntamos a continuación.

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Aclaramos que este coche de carreras tienen una longitud de 285 micrómetros.

La tecnología usada para impresión 3D en nanoescala ha sido bautizada como Polimerización de dos fotones o Litografía de dos fotones.

Y ahora dirás… ¿Y todo esto para qué?

Pues si pensabas que todo esto es muy “cool” pero que no tiene aplicaciones en la vida real, te equivocas, y mucho.

Durante mucho tiempo la nanotecnología se ha metido en la caja de “cosas del futuro” pero, sin embargo, ahora está en casi todas las cosas que usamos, al igual que sucede con la nanofabricación a nivel comercial.

La capacidad de la impresión 3D para la soldadura fotónica a nanoescala ha conllevado, por ejemplo, una gran transformación de los ordenadores permitiendo evitar cuellos de botella en los centros de datos.

Por otra parte, la biotecnología a nivel nanoscópico facilita el crecimiento controlado de células vivas de todo tipo.

También está dando lugar a la creación de nuevos materiales con características y cualidades muy precisas, como podría ser el tejido adherible del traje de Spiderman, por poner un ejemplo que todos podamos imaginar y reconocer fácilmente.

Otra aplicación importante es la creación de filtros nanofluídicos dentro de canales de tan solo un micrómetro de ancho, e incluso la creación de circuitos nanofluídicos.

Para que los científicos puedan acceder fácilmente a esta tecnología, que maneja escalas tan sumamente pequeñas, ha sido necesario crear software específico como el Nanowrite, Nanoslicer o el DeScribe, parecidos a los que se usar con cualquier impresora de escritorio pero que permiten que cualquier profesional pueda montar un “Nanolaboratorio” de forma relativamente fácil.

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Microscopios más potentes y sensores a la carta

Los últimos avances este campo nos viene de la mano de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (EPLF), que han conseguido imprimir en 3D sensores a escala nanométrica, mejorando así a los microscopios atómicos. Estos sensores mejoran con creces la sensibilidad y la velocidad de detección de los microscopios.

Debido a que el sensor necesita detectar movimientos más pequeños que un átomo,es por lo que se necesitan técnicas especiales.

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Explicado con más detalle: Sobre un sustrato, se distribuye en el vacío un gas precursor que contiene átomos de platino (con una conductividad muy alta) y átomos de carbono. Después, se aplica un haz de electrones, y entonces los átomos de platino se reúnen formando nanopartículas, y los átomos de carbono generan de forma natural una matriz que los rodea.

Repitiendo este proceso, se pueden construir sensores con cualquier espesor o forma que se quiera.

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Esta nueva técnica puede tener apliaciones amplísimas, que van desde biosensores, sensores para el ABS de los coches pasando por tocar sensores en membranas flexibles como las de las prótesis o la piel artificial.

Las posibilidades son enormes.

 

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2018-07-09T15:14:49+00:00

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