La nanociència i la nanotecnologia són camps d’investigació amb un gran potencial i en constant evolució. Els nanomaterials presenten propietats magnètiques, elèctriques, òptiques, mecàniques i catalítiques molt diferents a l’escala nano (entre 1 i 100 nm) respecte als seus homòlegs a l’escala macro.
Durant els últims anys, s’han obert noves oportunitats de negoci gràcies a les seves múltiples aplicacions, i es preveu que ens els pròxims anys n’apareguin d’altres que encara desconeixem. Els principals sectors d’aplicació són els següents:
La nanomedicina és una gran promesa per a revolucionar el diagnòstic, el lliurament de fàrmacs i els mètodes de tractament. Les nanopartícules es poden dissenyar per orientar els fàrmacs a cèl·lules o teixits específics, millorant-ne l’eficàcia i reduint els efectes secundaris. Les tècniques d’imatge a nanoescala també poden ajudar la detecció precoç de malalties. En teragnosi, on es combina la teràpia i la diagnosi, l’ús de nanopartícules permet fer un seguiment en temps real de l’eficàcia del tractament. A més, els nanomaterials es poden utilitzar en enginyeria de teixits i medicina regenerativa, oferint possibles alternatives pel trasplantament d’òrgans, per exemple.
Els materials nanoestructurats s’utilitzen en productes cosmètics per millorar-ne la textura i l’estabilitat i per l’alliberament d’ingredients actius. Les nanopartícules de diòxid de titani i d’òxid de zinc s’utilitzen per proporcionar protecció UV d’ampli espectre en formulacions per la protecció solar. Aquestes són transparents i per tant, eviten la formació de la capa blanca associada a l’aplicació dels filtres solars minerals tradicionals. D’altra banda, algunes nanopartícules s’han utilitzat per millorar l’alliberament d’agents per aclarir la pell, com la hidroquinona o l’àcid kòjic, en zones específiques afectades per la hiperpigmentació.
En el sector electrònic, la nanotecnologia ha obert un nou àmbit de possibilitats i ha transformat la manera com es dissenyen, fabriquen i utilitzen els dispositius electrònics.
En concret, permet el desenvolupament de components electrònics i dispositius informàtics més petits, ràpids, eficients i flexibles. Materials a nanoescala com els punts quàntics i els nanotubs de carboni s’estan utilitzant per a crear transistors, dispositius de memòria i sensors d’alt rendiment.
Els nanomaterials es poden dissenyar de manera biodegradable i respectuosa amb el medi ambient, donant solució a les preocupacions sobre l’impacte dels residus d’envasos tradicionals. La nanotecnologia té aplicacions potencials en envasos d’aliments, augmentant-ne la vida útil i la seguretat mitjançant la incorporació de nanopartícules antimicrobianes. Per altra banda, les tintes i recobriments basats en nanotecnologia poden millorar el procés d’impressió i etiquetatge dels materials d’embalatge. Això permet fer els productes més atractius visualment i proporciona més informació als consumidors.
Incorporant la nanotecnologia als teixits, els fabricants han pogut millorar-ne el rendiment i les propietats i incorporar noves funcionalitats. Algunes d’aquestes funcionalitats inclouen: resistència a les taques, a l’aigua i a les arrugues; protecció UV; propietats antimicrobianes; termoregulació; resistència al foc; conductivitat, i millores estètiques (efectes visuals).
La nanotecnologia es pot utilitzar en l’agricultura de precisió, permetent l’alliberament dirigit de fertilitzants, pesticides i reguladors de creixement. Això pot millorar l’eficiència dels recursos, reduir els impactes ambientals i augmentar el rendiment dels cultius. Per altra banda, els sistemes d’alliberament a nanoescala poden millorar la biodisponibilitat i l’alliberament dirigit de nutrients i compostos funcionals. Per tant, això podria abordar les deficiències nutricionals i millorar els beneficis terapèutics de certs aliments.
Els nanomaterials es poden utilitzar per a la neteja ambiental i el control de la contaminació. Poden ajudar en la purificació de l’aigua, la filtració de l’aire i la remediació del sòl contaminat. Tot i això, la regulació dels productes de nanotecnologia i el coneixement del seu potencial impacte sobre el medi ambient és un procés en curs. Els governs i les organitzacions internacionals hi estan treballant per tal de desenvolupar directrius i estàndards que en garanteixin l’ús segur i responsable, tot minimitzant els afectes adversos sobre el medi natural.
La nanotecnologia té un gran potencial per revolucionar el sector energètic, permetent noves i millorades maneres de generar, emmagatzemar i utilitzar l’energia. Per exemple, les cel·les fotovoltaiques basades en semiconductors orgànics o perovskites poden revolucionar la generació d’electricitat en breu i els materials nanoestructurats combinats amb cel·les fotovoltaiques de silici poden millorar l’absorció de la llum i augmentar-ne l’eficiència. La incorporació de nanocristalls a les finestres permet la regulació de la llum i la calor, permetent un control dinàmic de la temperatura interior dels edificis i, per tant, reduint el consum energètic. També té una gran aplicació en dispositius d’emmagatzematge d’energia com bateries i piles de combustible.
La nanotecnologia té implicacions importants en el sector de la construcció, oferint materials més forts, lleugers i duradors, i noves tecnologies que poden millorar el rendiment dels edificis, la sostenibilitat i l’eficiència energètica. En concret, juguen un paper crucial en l’aïllament dels edificis i la regulació tèrmica. Els nanocompòsits, per altra banda, es poden utilitzar per crear components lleugers i alhora robustos. Existeixen també nanopartícules fotocatalítiques que aplicades a la superfície dels edificis permeten la reducció dels contaminants ambientals, ajudant així a millorar la qualitat de l’aire. Per altra banda, els nanomaterials aplicats en panells i revestiments es poden utilitzar per l’absorció del so per tal de reduir la contaminació acústica.
La nanotecnologia està jugant un paper important en la transformació del sector de la mobilitat, oferint solucions innovadores que permeten millorar l’eficiència, el rendiment i la sostenibilitat dels diferents mètodes de transport. L’ús de nanopartícules com a additius en els combustibles permet optimitzar els processos de combustió i millorar l’eficiència del combustible, reduint les emissions i millorant el rendiment del motor. Els nanomaterials també s’utilitzen en la fabricació de pneumàtics per a millorar el rendiment, la durabilitat i la resistència al rodament. Els nanosensors i nanodispositius es poden integrar a la infraestructura de transport i als entorns urbans per permetre una gestió intel·ligent del trànsit, reduir la congestió i millorar l’eficiència global de la mobilitat.
En el sector de l’esport, la nanotecnologia té diverses aplicacions. El desenvolupament de materials avançats amb nanotecnologia permet obtenir equipament esportiu lleuger i durador, com per exemple raquetes de tennis, bicicletes o cascs, millorant la seguretat i reduint el risc de patir lesions. Per altra banda, els nanomaterials també es poden utilitzar en pistes esportives per a crear superfícies que absorbeixen els xocs, reduint l’impacte sobre les articulacions dels atletes. Els sensors a nanoescala es poden integrar a la roba i l’equipament esportiu per controlar la biomecànica, els moviments i les mètriques de rendiment d’un esportista. Les dades recollides es poden utilitzar per a l’optimització de l’entrenament i la prevenció de lesions.
