🔬 Incidencias del electromagnetismo, mecánica cuántica y nanotecnología 🔬

¿Qué es? 

La definición de electromagnetismo radica en que es una rama de la física que se encarga del estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos como un solo campo, es decir, que el electromagnetismo describe la interacción de las partículas que se encuentran cargadas con campos eléctricos y magnéticos.

Aspectos Positivos: 

El electromagnetismo es muy útil en la vida del ser humano ya que existen aplicaciones donde este es usado, permitiendo satisfacer las necesidades de la sociedad y muchos de estos instrumentos se encuentran funcionando debido a los efectos del electromagnetismo. 

Ejemplos de usos cotidianos del electromagnetismo: 

• Timbre: El timbre funciona debido a que a través de un electroimán recibe una carga eléctrica capaz de generar un campo magnético  el cual provoca que un martillo choque contra una superficie metálica produciendo sonido. 

• Transformador eléctrico: Este dispositivo eléctrico permite que el voltaje de una corriente disminuya o aumente. 

• Microondas: El horno microondas genera radiaciones electromagnéticas en la frecuencia microondas, lo que hacen estas frecuencias es que se genere un calor de manera más rápida ya que actúan con las moléculas de agua que se encuentran en los alimentos. 

• Micrófono: Los micrófonos son dispositivos que detectan el sonido y lo amplifican.

Campo de la comunicación: El electromagnetismo benefició en gran parte a las telecomunicaciones ya que mediante las radiofrecuencias permitió el desarrollo de aplicaciones como emisoras de radiodifusión (AM y FM) , internet, redes celulares, comunicaciones satelitales y locales.

Medicina: En este campo se puede destacar el uso de resonancias magnéticas las cuales permiten observar mediante imágenes la estructura y composición de un organismos así se puede saber si una persona ha sufrido algún tipo de lesión o se ha roto un hueso.

Biología: En la biología el uso del electromagnetismo es conocido como bioelectromagnetismo el cual es una rama de la biología que se encarga de estudiar los fenómenos magnéticos y eléctricos producidos por los seres vivos.

Aeronáutica: Se lo utiliza en la aviación principalmente para comunicarse y para el uso de radio ayudas (señales generadas por instalaciones terrestres que sirven para guiar a los aviones) , es por eso que los aviones están repletos de antenas, emisores y receptores de energía electromagnética.

 

Negativos: 

• Algunas de las personas poseen hipersensibilidad electromagnética el cual es una intolerancia a los campos magnéticos y estas personas sufren de diversos síntomas como lo son los dolores de cabeza, trastornos del sueño, fatiga, etc.

• Las frecuencias emitidas por los teléfonos móviles son mayormente absorbidas por la piel y otros tejidos superficiales provocando en los seres humanos el aumento de temperatura. 

• Las radiaciones ionizantes pueden provocar cambios moleculares debido a su gran cantidad de energía que almacenan sus ondas y son las que más generan efectos nocivos para la salud como por ejemplo los rayos x y ultravioleta.

• La contaminación electromagnética afecta negativamente a la salud ya que pueden provocar en el ser humano: dolor de cabeza, infertilidad, depresión, fatiga crónica, baja de defensas, etc.

• En la naturaleza las ondas electromagnéticas lastiman y desorientan a los insectos voladores como con las abejas, estas al perderse no encuentran su colmena y pueden llegar a morir.

¿Qué es la mecánica cuántica?  

La mecánica cuántica es la rama de la física encargada del estudio de la materia a niveles muy pequeños, es decir estudia las características, comportamientos y movimientos de las partículas cuánticas. Son aquellas partículas que son más pequeñas que el átomo como electrones, protones y neutrones, etc. 

Características de las partículas cuánticas:

1. Estas partículas son capaces de aparecer o desaparecer de forma voluntaria.
2. Estar en varios lugares y comunicarse de forma rápida.
3. Se comportan como partícula  y onda
4. Además, en estas partículas no se pueden conocer dos magnitudes al mismos tiempo, es lo que dice el Principio de Incertidumbre que en el mundo cuántico no se puede determinar con exactitud la posición y la rapidez o la cantidad de movimiento de las partículas cuánticas, es decir sí la posición del electrón se conoce, se va a desconocer la cantidad de movimiento o por lo contrario, sí la cantidad de movimiento se conoce, se va a desconocer la posición de la partícula, esto se ha determinado con varios experimentos como el de la doble rendija. 

Aspectos positivos:

La mecánica cuántica ha sido de gran ayuda para el desarrollo tecnológico, en la actualidad estas se denominan tecnologías cuánticas, caracterizadas por usar y aprovechar el mundo cuántico. 

• Como por ejemplo las  son lo nuevo en tecnología por la capacidad más potente que tienen en comparación a una computadora normal( no son como las que conocemos tienen un diferente diseño),  Estos facilitan el registro, el ordenamiento  y analizar cantidades de datos complejos y encontrar patrones en tan solo unos segundos. Se conoce que la multinacional IBM creó la primera computadora (Eagle) que ofrece 127 qbits ( es la unidad básica de información en la computación cuántica), siendo el primer dispositivo con una capacidad tan potente. Este es potente gracias a la superposición cuántica, capacidad de las partículas de estar de forma simultánea en muchos estados logrando que los qbits tengan muchas combinaciones con unos y ceros al mismo tiempo. También combina el entrelazamiento cuántico que resulta esencial para las computadoras, porque al agregar qbits aumenta su capacidad de procesamiento.

• El primer ordenador cuántico para una empresa privada se entregó al hospital Clínico de Cleveland que tendrá a su disposición el ordenador cuántico con el que investigará el genoma humano, este  proyecto se realizará con la ayuda de IBM. La combinación de esta tecnología entremezcla  la inteligencia artificial y la nube. Tendrá la capacidad de procesar más de 1.000 qbits destinados a la investigación de la salud.

• Gracias al área de la informática cuántica se podrían descubrir nuevas medicinas y materiales para su uso clínico y aportar al desarrollo de la seguridad. Es decir, se puede conseguir que la nube sea más segura aplicando propiedades de la física cuántica mejorando la protección de datos médicos. También sería posible la creación de medicamentos de forma rápida, pues creen que con la capacidad de la computación cuántica se va a poder simular el efecto de compuestos químicos a nivel molecular.

Aspectos negativos:

• Los computadores cuánticos serán capaces de romper toda la criptografía que protege los datos y las comunicaciones en Internet o en telefonía, por lo tanto los piratas informáticos externos, podrían tener acceso a cualquier computadora o sistema informático de manera inmediata. 

• Necesitan trabajar con temperaturas extremas.  y su tamaño es muy grande, por lo que se vuelven por ahora muy poco prácticos y enormemente costosos para su uso doméstico o empresarial. 

• Una parte negativa de la mecánica cuántica es que está llena de misterios, es decir existen hipótesis que aún no han sido comprobadas y aún faltan por descubrir más características que posee este mundo cuántico

• Lee Smolin declara que es imposible conocer de manera completa lo que ocurre a esta escala, y que por lo tanto debemos conformarnos con tener una "descripción incompleta”.

• "Si crees que entiendes la mecánica cuántica, es que no entiendes la mecánica cuántica", dice una frase popular que se le atribuye al Premio Nobel de Física Richard Feynman.

¿Qué es nanotecnología?  

Se la define como la ciencia que diseña, estudia, crea y  manipula la materia a niveles realmente diminutos (trabaja con las nanopartículas), debido a que sus tamaños van de uno a cien nanómetros, así pues, es considerada necesaria para el desarrollo de la sociedad, en vista de que, incursiona en varios campos, como lo son la medicina, ingeniería e informática. Cabe recalcar, que trabaja en conjunto con estructuras moleculares y atómicas, de modo que se logren cambios revolucionarios con la creación de nuevos objetos, más no se produce una transformación de la materia en su composición química.

Nanopartículas

Como su propio nombre indica, partículas microscópicas con una dimensión menor a la de 100 nanómetros es decir, hasta 100.000 veces menor que el diámetro de un cabello humano. El diámetro del cabello humano varía entre 15 micrones (muy fino) y 170 micrones (extremadamente grueso)

Nanopartículas de base de carbón

Este tipo de nanopartícula tiene forma esférica y sus principales propiedades son: Peso reducido, Mayor dureza, Tienen gran elasticidad, Conducen la electricidad.

Nanopartículas de base metálica

Este grupo lo forman tres tipos:

• Quantum dots: Son materiales semiconductores ultra finos de tamaño nano escala. Producen diferentes colores de luz, según el tamaño de las partículas: cuanto mayor sea el tamaño, más rojo será el color; cuanto menor sea el tamaño, más azul será el color. Emiten luz de color precisa porque los tamaños de partícula se ajustan a velocidades de nivel cuántico.

• Nanopartículas de oro o plata.

• De metales reactivos (como por ejemplo el dióxido de titanio)

Aspectos positivos 

La nanotecnología es una de las promesas y esperanzas más grandes en la actualidad, puesto que, asegura un avance para las próximas generaciones, no sólo en ámbitos científicos, sino que hasta podría llegar a solucionar un sinnúmero de problemáticas ambientales, como las aguas y terrenos contaminados, así también, entre uno de los proyectos a futuro en donde quieren incursionar es la fabricación de paneles solares, baterías y celdas de combustible, de modo que se llegue a un mejoramiento en el uso de la energía. Así pues, se encuentra en:

• Medicina: Campo en donde esta ciencia ha logrado dar pasos abismales, en vista de que, ha  creado órganos artificiales, consta de una detección rápida de enfermedades y se han generado las nanopartículas, que ayudan en terapias contra el cáncer y dan seguimiento al proceso de recuperación de los pacientes en caso de que hayan presentado algún trasplante. Así pues, se espera que en los próximos años se logre fabricar nano robots capaces de ingresar al cuerpo humano, de modo que reparen daños celulares y distribuyan fármacos a lo largo del organismo para el control de enfermedades. Es importante saber, que hasta el momento sólo se tienen prototipos de biochips, biosensores y nanosistemas de liberación de fármacos.

Detectores de ataques cardíacos. A través de los nano sensores los científicos médicos han podido crear dispositivos que prevengan los ataques cardíacos. Se trata de la colocación de chips alojados en el torrente sanguíneo del paciente mediante una inyección. Cuando se produce una señal de alarma, los chips pueden detectarlo y de esta manera se previene el desenlace fatal. 

• Deportes: Gracias al uso de las nanofibras y el grafeno, el cual es un nanomaterial bidimensional se ha obtenido raquetas, palos de golf, bates y bicicletas realmente resistentes y ligeras, como también uno de los casos más conocidos de la nanotecnología en los deportes fue en el año de 2008 con los Juegos Olímpicos, debido a que se comenzaron a fabricar bañadores capaces de aumentar la flotación y repeler el agua, a más de esto, se han producido prendas deportivas que pueden contrarrestar el olor emitido por el sudor y no permiten el ingreso de suciedad, por ejemplo, si se me derrama un jugo en alguna camiseta, pues no se mancharía.

• Industria textil: Dentro de la vestimenta, se han formado las nanopartículas que facilitan la producción de ropa que repele la suciedad, anti olor, impermeable, anti balas, inmunes al fuego, resistentes a arrugas y proliferación de bacterias.

• Cosméticos: En este campo se da el uso de liposomas, niosomas, filtro de radiación ultravioleta, los cuales permiten una mejor absorción de nutrientes y vitaminas a la piel, así también generan una mayor protección a los rayos UV que emite el sol. (No me convence) :)

• Alimentación: Los productos alimenticios gracias a la nanotecnología tienen un mayor duración, son resistentes a plagas o propagación de enfermedades y contienen un alto nivel de salubridad, puesto que, se intenta reducir las grasas y sales que se usan para la producción de algunos alimentos, como el queso. Asimismo, actualmente está en proceso el desarrollo de sensores que permitan descifrar la vida útil, la frescura, la neutralización de patógenos y se han creado nutracéuticos, que es comida que contiene cualidades medicinales.

• Saneamiento del medio ambiente: A través de la implementación de nanoarcillas se ha podido lograr la absorción de elementos contaminantes del medio ambiente o la liberación gradual de diferentes tipos de fertilizantes para su colaboración y mejora.

Negativos

• Se ha señalado que las propiedades que se están aprovechando de las nanoestructuras y nanomateriales podrían significar peligros importantes en especial por su grado potencialmente elevado de toxicidad  (por ejemplo: su superficie altamente reactiva y su habilidad de atravesar membranas) 

• La militarización de la nanotecnología es una aplicación potencial. Mientras los nanomateriales avanzados obviamente tienen aplicaciones para la mejora de armas existentes y el hardware militar a través de nuevas propiedades, y la electrónica molecular podría ser usada para construir sistemas informáticos muy útiles para misiles, no hay ninguna manera obvia de que alguna de las formas que se tienen en la actualidad o en un futuro próximo puedan ser militarizadas más allá de lo que lo hacen otras tecnologías como la ingeniería genética. Así pues, podríamos diseñar que ataquen sistemas biológicos o las podríamos usar para el terrorismo

• Al desaparecer el uso de algunos materiales tradicionales, podría traer como consecuencia que se eliminen empleos. Aumentaría la tasa de desempleo, principalmente en países desarrollados.

• No existen certezas del impacto o posibles consecuencias que puede tener el uso de nanotecnología.

• El intento por parte de la administración de controlar estos y otros riesgos podría llevar a la aprobación de una normativa excesivamente rígida que, a su vez, crease una demanda para un mercado negro que sería tan peligroso como imparable porque sería muy fácil traficar con productos pequeños y muy peligrosos como las nano fábricas.

• La potencia de la nanotecnología podría ser la causa de una nueva carrera de armamentos entre dos países competidores. La producción de armas y aparatos de espionaje podría tener un coste mucho más elevado.