En las últimas dos décadas, la nanociencia ha contribuido al desarrollo de miles de nanomateriales que prometen revolucionar muchos aspectos de la ciencia y la tecnología. Desde los nanomedicamentos y los puntos cuánticos hasta las nanomáquinas, las posibilidades parecen ilimitadas. Debido a su pequeño tamaño (una o más de sus dimensiones se encuentran en el rango de 1 a 100 nm), los nanomateriales resulten complejos al ser mucho más grandes que las moléculas individuales, aunque mucho menos complicados que los materiales en bruto como metales, cerámicas y polímeros.

Describir un nanomaterial de manera que podamos saber exactamente de cuál estamos hablando representa un enorme desafío. Son los miembros del comité sobre nanotecnología (E56) quienes se han dado a la tarea de hacer frente a tan particular reto, publicando recientemente tres guías estándar relacionadas con el establecimiento de un sistema de nomenclatura para nanomateriales.

Poner nombre a un objeto

Shakespeare tenía razón: el nombre de un objeto sirve más para identificarlo que para definirlo. Aun así, para nosotros es más conveniente usar el nombre de un objeto para referirnos a este en vez de tener que especificar todos y cada uno de sus atributos. Los nombres nos ayudan a recordar un objeto en particular. Por ejemplo, el nombre "Charlie Brown" evoca al instante al famoso personaje de las caricaturas de Charles M. Schulz, e incluso nos trae a la mente su imagen. No obstante, cuando miles de millones de objetos tienen nombres propios (por ejemplo, cada uno de los habitantes de la Tierra), nos falla la memoria. Incluso si nos aprendiéramos los nombres de los 7-8 mil millones de personas que existen, nuestro cerebro no podría procesarlos con la rapidez necesaria para recordar a la persona asociada con cada uno de ellos.

La situación es similar con los objetos materiales que nos rodean: millones de productos químicos, metales, cerámicas, polímeros, materiales compuestos, madera, concreto, aves, árboles, etc. Aunque tenemos nombres específicos para muchos de ellos, necesitamos ayuda para recordar qué son en realidad. En los ámbitos técnico y científico, hemos desarrollado una diversidad de métodos que nos ayudan a lograrlo.

Un método consiste en el desarrollo de un sistema detallado que incluya en el nombre en sí información que contribuya a la identificación; el caso más prominente es la nomenclatura química. Por ejemplo, el nombre 2,4,6-trinitrotolueno (TNT) denota a una estructura química en la que una molécula de benceno (C6H6) tiene un grupo metilo (CH3) en sustitución de uno de los átomos de hidrógeno del benceno y tres grupos nitro (NO2) en sustitución de otros tres átomos de hidrógeno del benceno en las posiciones especificadas. Aquí, el nombre incorpora información de identificación específica.

Un segundo método, con frecuencia utilizado para materiales en bloque como metales, cerámicas y polímeros, consiste en enumerar las características del material y especificar su nombre en el documento que lo define. Por ejemplo, la especificación de las aleaciones de sellado de cromo-hierro con un contenido de cromo del 18 % o el 28 % (F256). Estas aleaciones son conocidas como UNS K91800 o ASTM F256 Tipo I (18 % de cromo) y UNS K92501 o ASTM F256 Tipo II (28 % de cromo). En este caso, el nombre hace referencia a un documento con la especificación detallada.

Ninguno de esos métodos funciona para los nanomateriales en la actualidad. Aún no existe un sistema de nomenclatura para asignar nombres, ni existen documentos detallados de especificación que asocien las características con partículas individuales o categorías de nanomateriales más allá de unos pocos estándares relacionados con el tamaño y la forma para definir los conceptos de nanoescala, nanoplaca y nanofibra. No obstante, la gran variedad de nanomateriales que existe y las diferencias sutiles entre muchos de estos hacen que sea casi imposible establecer un sistema sistemático de nomenclatura que asigne nombres que puedan descomponerse en una estructura o conjunto de características en particular, como sucede en la nomenclatura química.

Las guías

El comité sobre nanotecnología (E56) ha publicado tres guías estándar enfocadas en proporcionar información detallada sobre los nanomateriales y su producción. Estas guías describen las categorías de información y las descripciones específicas necesarias para identificar de manera inequívoca un nanoobjeto. La inequivocabilidad se define como la capacidad que tiene un sistema de descripción para diferenciar un objeto de todos los demás objetos y de determinar cuál objeto en particular se describe a lo largo de un amplio espectro de disciplinas y comunidades de usuarios, e incluye guías para estructurar la siguiente información:

• Características físicas y químicas de los nanoobjetos (E3144)
• Características físicas y químicas de un conjunto de nanoobjetos (E3206)
• Información para la producción y datos sobre los nanoobjetos (E3172)

Describir inequívocamente un nanomaterial es un objetivo que se logra en tres niveles distintos: el nanoobjeto en particular (la unidad más pequeña de un nanomaterial), los conjuntos de nanoobjetos (que resulta de notable importancia por la gran afinidad que tienen los nanoobjetos para asociarse o adherirse con otros), y la producción de nanoobjetos individuales y de conjuntos de estos.

Cada una de estas guías define a varias categorías de información importante, entre las que se encuentran:

• Composición química, tamaño y forma del nanoobjeto
• Estructura física y distribución de tamaños de los conjuntos de nanoobjetos
• Materias primas, condiciones y métodos para producir nanoobjetos y conjuntos de estos

Cada categoría de información contiene muchos elementos especializados de descripción, y las guías proporcionan definiciones y ejemplos claros para cada uno de estos. Las guías están diseñadas para resultar útiles en muchas situaciones, como se destaca en la barra lateral. También anticipamos que las guías se actualicen conforme nuestro conocimiento de los factores que hacen único a un nanomaterial se amplíe con nuevas categorías y surjan elementos de descripción que reflejen tales avances.

En respuesta a la pregunta "¿Qué hay en el nombre de un nanomaterial?", Estas tres guías del comité sobre nanotecnología representan un paso importante para definir y categorizar de manera sistemática la información que nos permita saber de qué nanomaterial estamos hablando en realidad. Cuando llegue el momento de crear un sistema de nomenclatura para nanomateriales, el comité E56 habrá desarrollado herramientas poderosas para garantizar que tal sistema de nomenclatura se base en lo que dice la ciencia, y no en lo expresado por Shakespeare.

---------------

¿De qué nanomaterial estamos hablando?

Aunque los nanomateriales son pequeños, resultan extremadamente reactivos y experimentan fácilmente cambios de forma, tamaño, composición y estructura. Por lo tanto, no siempre queda claro cuál es el nanomaterial que se está describiendo, ya sea en la literatura, en los reglamentos o en la industria. Tres estándares del comité E56 proporcionan una estructura detallada para presentar información sobre un nanomaterial que se está analizando en particular en muchas situaciones distintas, como pueden ser:

• Presentar resultados de investigaciones originales en literatura para archivo
• Desarrollar ontologías, esquemas de bases de datos, repositorios de datos y formatos para la presentación de datos
• Respaldar revisiones y acciones reglamentarias en las que resulte de importancia crítica ser específico sobre el material por regular
• Posibilitar las actividades comerciales como el pedido, el llenado de formularios de embarque y la comercialización de bienes

1. Imagen tomada por AFM del material de referencia 8012 del NIST (nanopartícula de oro con diámetro nominal de 30 nm), cortesía de J. Grobelskii, NIST

2. Imagen tomada por SEM del material de referencia 8013 del NIST (nanopartícula de oro con diámetro nominal de 60 nm), cortesía de A. Vladár, NIST

3. Imagen tomada por TEM del material de referencia 8011 del NIST (nanopartícula de oro con diámetro nominal de 10 nm), cortesía de J. Bonevich, NIST

4. Imagen tomada por SEM en3D de nanotubos multipared de carbono en una matriz de material de epóxido, cortesía de A. Vladár, NIST

---------------

Por muchos años, John Rumble ha formado parte de diversos comités de ASTM International, incluido el comité sobre nanotecnología (E56). Retirado del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los EE. UU. (NIST), tiene formación en fisicoquímica y se desempeña como director general y presidente de R&R Data Services, Gaithersburg, Maryland (EE. UU.).

DebraKaiser, quien preside el comité sobre nanotecnología, ha prestado sus servicios como científica de materiales en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los EE. UU. EnGaithersburg, Maryland (EE. UU.) por un largo tiempo.

Frederick Klaessig está al frente del subcomité sobre informática y terminología (E56.01). Químico de profesión, presta servicios de consultoría en Pennsylvania Bio Nano Systems LLC, Doylestown, Pennsylvania (EE. UU.).

Kate Chalfin funge como gerente de personal en el comité sobre nanotecnología y como directora de operaciones técnicas de los comités en ASTM International. También lidera otros siete comités.