La Nanotecnología en el Colegio Tierno Galván de Manzanares (Ciudad Real)

Autor: José Luis Olmo Rísquez

El curso pasado los alumnos de 5º de Primaria del CEIP Tierno Galván de Manzanares, obtuvieron el Nanokit de NanoEduca en los premios ACIERTAS, gracias a su trabajo “Molinos y cascadas pascolor”.

Uno de los objetivos de ACIERTAS es que los docentes tengan a su disposición recursos educativos que fomenten las vocaciones científicas en áreas punteras o novedosas como la nanociencia y la nanotecnología. Gracias al Nanokit, los estudiantes de 6º Primaria han podido realizar un conjunto de experimentos muy curiosos y divertidos que les han permitido acercarse al apasionante mundo de la nanotecnología.

Aprovechando la visita de Daniela Georgieva (profesora del colegio Hristo Botevde la ciudad de Kyustendil en Bulgaria) con la que compartimos un “joint project” de Science on Stage, y con el fin de compartir experiencias educativas de ambos países, se llevaron a cabo los siguientes experimentos de nanociencia, dentro del aula, realizados por alumnos de 6º de Primaria y dirigidos por el profesor José Luis Olmo Rísquez del IES Azuer.

La primera actividad consistió en conocer qué es la nanociencia y por tanto, el concepto de nanómetro. Para ello se entregó una plantilla para que pudieran medir su mano en nanómetros.

Posteriormente, se hizo hincapié en el diferente comportamiento o propiedades de la materia según el tamaño de la partículas. De hecho, el gran potencial que tiene la nanotecnología, que trabaja a nivel molecular y atómico, se debe precisamente a las diferentes propiedades y comportamientos de la materia a nivel de la nanoescala. 

Para demostrar el diferente comportamiento de la materia en relación al tamaño de las partículas se realizaron los siguientes experimentos: (1) hacer arder directamente un puñado de Cola Cao, o bien lanzándolo espolvoreado en partículas más pequeñas, para ver cómo estas se prenden de forma explosiva. Lo mismo pasaría con una lata de aluminio que no arden ante la llama de un mechero, pero el aluminio en polvo es muy explosivo; (2) disolver una pastilla efervescente entera o bien en trocitos pequeñitos, es decir después de ser machacada y observar las reacciones que se producen. Y (3) la construcción de un cubo con dados, en donde se pone claramente de manifiesto la relación entre la superficie y el volumen, de tal forma que con partículas de menor tamaño hay mayor superficie de contacto en relación al volumen, y por tanto, mayor será la actividad de reacción, como hemos visto con la pastilla efervescente y el polvo de Cola Cao.

Otro experimento realizado, fue capturar el arcoíris en una cartulina. En esta ocasión utilizamos esmalte de uñas transparente, un recipiente con agua y una cartulina de color negro. Para capturar el arcoíris echamos una gota de esmalte sobre el agua, y se forma entonces una película muy fina de unos cientos de nanómetros del tamaño de la longitud de onda de la luz visible, que nos dará toda una serie de colores iridiscentes que podremos recoger en una cartulina de color negro. Este fenómeno es el que observamos en las pompas de jabón y en el derrame de unas gotas de gasolina en un charco de agua después de haber llovido. 

También, se llevaron a cabo diversos experimentos para demostrar las propiedades hidrófobas de algunos materiales y su relación con la nanotecnología. El primero fue la utilización de la arena mágica, que es un arena que no se moja cuando se sumerge en el agua. Esto es debido a que la arena ha sido tratada con una capa, del grosor de un nanómetro, de una silicona especial que hace que percibamos la arena como normal, pero su comportamiento es muy diferente, ya que nunca se moja y siempre queda seca. Como curiosidad, citar que esta “arena mágica” fue inicialmente inventada para limpiar los derrames de petróleo, ya que repele el agua y atrae el petróleo. 

El segundo experimento es conocido como el “huevo de plata”, que consiste en impregnar con el humo de una vela la superficie de huevo, dejándolo completamente negro. Esto es debido a que el hollín generado en la combustión de la vela recubre el huevo con una capa muy fina de partículas muy pequeñas que hacen que, al introducirlo en el agua, sea impermeable y genere una burbuja de aire que da la ilusión óptica de convertir el huevo en plata. Cuando lo sacamos del agua, el huevo vuelve a su color negro y se encuentra totalmente seco. 

La nanoencapsulación es una de las potenciales aplicaciones de la nanociencia, ya que permite suministrar medicamentos en pequeñas dosis, y de forma más efectiva, para la lucha de enfermedades como el cáncer, así como para fabricar pasta de dientes, enjuagues bucales, desodorantes y cremas con mejores propiedades. Para comprender el proceso de la nanoencapsulación se ha realizado una macroencapsulación de Coca-Cola empleando alginato de sodio que generará un polímero sobre la superficie de una gota, al contacto con el cloruro de calcio, quedando así el líquido de la Coca-Cola encerrado en la gota.

Los ferrofluidos son otras de las aplicaciones de la nanotecnología en la medicina, debido a que son materiales que tienen propiedades tanto del estado sólido y del estado líquido. Suelen estar constituidos por nanopartículas de hierro o de óxidos de hierro que pueden llegar a distintas partes del cuerpo y utilizarse para el diagnóstico de diversas enfermedades. En el Nanokit de NanoEca se dispone de un botecito con ferrofluido que es atraído por el imán, como si fuera sólido, pero se comporta como un líquido. 

Uno de los materiales más prometedores en el futuro de la nanotecnología es el grafeno. Para comprender las estructuras alótropas del carbono, siendo las más conocidas el diamante y el grafito y más recientemente el grafeno, se realizó una actividad práctica consistente en crear un circuito eléctrico que funciona con grafito. El grafito y el grafeno se parecen en que ambos son capas de carbono, pero el grafeno es solo una capa mientras que el grafito incorpora varias capas. Esa especial característica del grafeno hace que sea muy flexible, lo que está permitiendo la creación de pantallas de ordenadores, televisores y móviles que puedan doblarse o enrollarse. 

El último de los experimentos fue con el nitinol, un material que tiene memoria. Se trata de un alambre de nitinol que podemos doblar a nuestro gusto y que cuando lo calentamos con el mechero vuelve a su forma inicial, que en esta ocasión es un alambre recto. Los alumnos se quedaron asombrados al ver como recuperaba la forma a pesar de los dobleces con que se trabajo en las repetidas ocasiones que realizamos la actividad.

Todos hemos disfrutado de las actividades realizadas que han puesto de manifiesto la importancia del tamaño de las partículas en la materia, y como éstas pueden ser empleadas en multitud de aplicaciones en nuestra vida actual y futura. Además, nos ha abierto una nueva puerta al conocimiento de la Ciencia, tan cercana y lejana a la vez, como es la Nanociencia.