Mónica Lucía Álvarez-Láinez - Nanotecnología

Es importante anotar que, para una definición de nanomaterial, además del tamaño, son importantes otros elementos clave que resultan de gran valor y pertinencia, tales como la masa, el área superficial (escalables), los efectos de confinamiento y las propiedades ópticas y catalíticas (no escalables), entre otros.

1.3 Nanotecnología, la sexta ola

La nanotecnología se reconoce como una de las tecnologías esenciales para la economía del siglo xxi. La economía, además de ser beneficiaria de esta transición hacia la tecnología de la nanoescala, se convierte en una de las principales fuentes de sostenimiento y viabilidad de esta tecnología emergente. Algunos estudiosos defienden la teoría económica de tránsito de la sociedad productiva, a través de ciclos de expansión, estancamiento y recesión, en los que las tecnologías emergentes y la innovación juegan un papel primordial.

El economista ruso Nikolái Kondratieff formuló en 1935 la teoría del ciclo económico largo[15], que establece que la economía sigue la trayectoria de ciclos dinámicos de largos períodos o de olas que pueden abarcar intervalos de entre cuarenta y sesenta años, y en los cuales existe un crecimiento económico rápido al que le sigue un estancamiento y, finalmente, una recesión. Según esta teoría, cada ola está definida por un conjunto determinado de tecnologías y prácticas sociales perfectamente diferenciables para esa ola, que dan lugar a una revolución industrial. El período de transición entre una ola y otra favorece al mercado con la aparición de nuevos tipos de innovación y de materiales que constituyen los cimientos para que surja la siguiente ola.

Hasta comienzos del presente siglo se habían identificado cinco olas, o cinco ciclos de Kondratieff. En la primera ola, que tuvo lugar entre el siglo xviii y mediados del xix, el algodón jugó un papel importante como materia prima para consolidar la revolución industrial textil. Con la incorporación de las máquinas a la producción de bienes de consumo, y la existencia de grandes plantaciones de algodón, se introdujeron importantes innovaciones en los procesos de manufactura de tejidos e hilados. En 1733, el inglés John Kay inventó la lanzadera volante, un instrumento que incrementó notablemente la eficiencia de los telares.

El carbón y el hierro fueron los materiales esenciales para la consolidación de la segunda ola. En la segunda mitad del siglo xiii, el escocés James Watt le hizo innovaciones a la máquina de Newcomen, o máquina de vapor atmosférica, y como resultado creó la máquina de vapor de agua, componente esencial para la Revolución Industrial. Por su parte, el ingeniero británico George Stephenson construyó en 1821 una locomotora de vapor para el tren de Stockton y Darlington, que mejoraba notablemente el diseño de la primera locomotora de vapor construida algunos años antes por Richard Trevithick. Estos grandes avances tecnológicos impulsaron la segunda ola y la llevaron a su máxima expansión, y el carbón y el hierro fueron los materiales sobre los que se cimentó este crecimiento.

A finales del siglo xix y comienzos del siglo xx, una revolución industrial se produjo a raíz de una serie de innovaciones tecnológicas que permitieron el desarrollo de las industrias químicas y de la energía eléctrica; el ingrediente fundamental para esta tercera ola de Kondratieff fue el acero.

La cuarta ola se identifica con el uso del petróleo como fuente de energía y como insumo para el desarrollo de nuevos materiales sintéticos. En ella se introdujo el motor de combustión interna, se desarrolló el aeroplano y se inició la producción comercial del automóvil. Dentro del conjunto de tecnologías e innovaciones de esta ola tiene lugar además la invención del teléfono.

La quinta ola de Kondratieff se caracteriza por la revolución de la microelectrónica, las telecomunicaciones y las tecnologías de la información. El silicio es el material protagonista en esta quinta revolución industrial. En 1971, la compañía Intel lanzó el primer microprocesador, que dio paso al desarrollo del computador personal. Los circuitos integrados se incorporaron a una vasta variedad de dispositivos y tecnologías que originaron la red global de comunicaciones, el internet. Esta es quizá una de las olas que más ha impactado a la sociedad.

Actualmente se debate si la sexta ola está sustentada en la nanotecnología. Se empieza a aceptar que son los nanomateriales la base que está consolidando las condiciones para que tenga lugar el sexto ciclo de Kondratieff (ver figura 1.4). Esto nos lleva a preguntarnos si la nanotecnología corresponde a un hecho revolucionario o, simplemente, a uno evolucionario. Es una reflexión que cobra gran importancia en la tarea de establecer su verdadero significado y su papel en el desarrollo del conocimiento humano. Si la nanotecnología es la responsable de la sexta ola, dentro del contexto de validez de la teoría del ciclo económico largo, su papel será esencial para el desarrollo económico de la sociedad del siglo xxi. La innovación y el desarrollo tecnológico que producirían la expansión y el crecimiento en este ciclo serían extraordinariamente fértiles y de imponentes consecuencias en todos los ámbitos del saber y el quehacer humano.

Figura 1.4 Olas o ciclos de Kondratieff. Se debate si la nanotecnología es la responsable de la sexta ola

Diferentes países y sectores productivos en el contexto global muestran creciente interés frente a las posibilidades que ofrecen las nanotecnologías dentro de las reglas que imponen el posible crecimiento y expansión, en caso de presentarse un sexto ciclo de Kondratieff (ver figura 1.4). Para citar un ejemplo, el grafeno, un nanomaterial que se está posicionando como factor clave de desarrollo e innovación para los próximos años, fue ganador en el 2013 de la convocatoria de Tecnologías Futuras y Emergentes de la Unión Europea, con una financiación de 1.000 millones de euros, una suma sin precedentes destinada a la investigación de un solo material.

Resulta pertinente traer a colación el reporte titulado “Surfeando la sexta ola”, del (ffrc)[16], que contiene los primeros resultados teóricos basados en la revisión de estudios previos acerca de las olas de Kondratieff. En dicho reporte se presenta un análisis de las tecnologías estratégicas y los aspectos sociales que actúan como catalizadores para el cambio paradigmático en economías y sociedades, y se asumen como principales retos para el próximo ciclo los problemas ambientales y la necesidad de un modelo sustentable para el futuro.

1.4 Nanociencia y nanotecnología: ¿evolución o revolución?

Un aspecto ya mencionado con respecto a la nanociencia y la nanotecnología que requiere reflexión y análisis es si su naturaleza es de carácter evolucionario o revolucionario.

Según los lineamientos trazados por el historiador y filósofo estadounidense T. S. Kuhn, “ciencia normal significa investigación basada firmemente en una o más realizaciones científicas pasadas, realizaciones que alguna comunidad científica particular reconoce, durante cierto tiempo, como fundamento para una práctica posterior”[17]. Un término que se relaciona estrechamente con la ciencia normal es el de paradigma,3 el cual corresponde a aquellos compromisos compartidos por una comunidad de científicos, quienes tienen una concepción común de lo que es una ciencia y esta se halla acompañada de un conjunto de teorías que les proporcionan la metodología y la forma de dar explicación de aquellos resultados que deriven de la investigación en el respectivo campo del conocimiento. Cuando surgen ciertos problemas que no pueden ser explicados a través del paradigma en uso, se produce un desarrollo no acumulativo de episodios en donde el antiguo paradigma es reemplazado por uno nuevo. Este cambio de paradigma es el que identifica a una revolución científica, la cual corresponde a un cambio radical en la concepción que se tiene del mundo. La madurez que adquiere algún campo del conocimiento científico está dada por la aceptación de un paradigma que debe darse en consenso por la comunidad científica, y aparece reflejado en los textos de estudio y las publicaciones reconocidas dentro de la ciencia normal. Es, pues, en el cambio de paradigma donde se producen crisis que dan lugar a nuevas teorías. La teoría cuántica, por ejemplo, responsable de la construcción de una nueva concepción del universo físico en lo fundamental, y las teorías de Einstein, producto de una ruptura con los paradigmas de la ciencia newtoniana, fueron dos de las grandes revoluciones que afectaron a la ciencia física en el siglo xx.