La nanotecnología es posible en parte porque se han desarrollado herramientas para » ver » partículas de materia de un nanómetro (nm) de ancho o más pequeño. Eso es menos de una millonésima parte de un metro.

Cuando se desarrolló la idea de la nanotecnología en la década de 1960, era solo eso, una idea. Los científicos no pudieron hacer mucho para hacer realidad la nanotecnología, ya que no tenían las herramientas para ver o trabajar a nanoescala. Por lo tanto, de alguna manera, la nanotecnología ha avanzado junto con el desarrollo de microscopios.

Microscopios ópticos

Los microscopios ópticos (ligeros) existen desde hace muchos años. Puede obtener aumentos de más de 2000 veces con un microscopio de luz moderno. Esto es suficiente para ver el interior de células vegetales y animales, pero no con mucho detalle. El límite principal es la longitud de onda de la luz. En efecto, muchos objetos a nanoescala son tan pequeños que la luz dirigida a ellos falla, y por lo tanto no se refleja para que la veamos. Esto significa que los objetos de menos de 300 nm se distorsionan bajo un microscopio de luz.

Microscopios electrónicos

Para ampliar más las cosas, se desarrolló una nueva herramienta. Esto llegó en 1931, con la invención del microscopio electrónico. Haces de electrones se centran en una muestra. Cuando lo golpean, se dispersan, y esta dispersión se usa para recrear una imagen. Se puede usar un microscopio electrónico para aumentar las cosas más de 500.000 veces, lo suficiente como para ver muchos detalles dentro de las células. Hay varios tipos de microscopio electrónico. Se puede usar un microscopio electrónico de transmisión para ver nanopartículas y átomos.

Microscopios de sonda de barrido

Para ver los átomos en detalle, se necesitaba una herramienta que no dependiera de luz o haces de electrones. Esto se produjo en la década de 1980, con el desarrollo de microscopios de sonda de barrido. Cuando pasas el dedo sobre una superficie, por ejemplo, papel o alfombra, puedes saber qué tan lisa o rugosa es. Un microscopio de sonda de barrido funciona de una manera mecánica similar, pero utilizando un «dedo» a nanoescala.

Hay diferentes tipos de microscopio de sonda de barrido que funcionan de maneras ligeramente diferentes:

• Un microscopio de fuerza atómica tiene una punta muy fina, a veces solo un átomo de ancho, que se arrastra a través de una superficie de muestra. La punta se eleva sobre los átomos y cae en los espacios intermedios. Las subidas y bajadas son tan pequeñas que se utiliza un láser para registrar el movimiento. Una computadora utiliza la información para producir imágenes en 3D de átomos. Se ve la imagen en la pantalla de una computadora, no a través de un ocular como en los microscopios ópticos.

• El escaneo de túneles microscopio mide los cambios en la corriente eléctrica entre la punta de la sonda y los átomos en una superficie de la muestra.

• En un microscopio de fuerza magnética, la punta detecta cambios en la estructura magnética de la superficie a nivel atómico.

Estos microscopios de sonda de barrido eran las herramientas que los científicos habían estado esperando. La nanotecnología ahora despegó. No solo se podían ver átomos, sino que se descubrió que las puntas de los microscopios se podían usar para enganchar átomos individuales y moverlos. Los científicos pudieron crear imágenes con algunos átomos, como letras y caras sonrientes. Más en serio, esta nueva herramienta significaba que era posible comenzar a trabajar en uno de los sueños de algunos nanotecnólogos: la construcción de objetos a nanoescala átomo por átomo.