Nanotecnología: Revolución del siglo XXI

NANOCIENCIANANOCIENCIA
ciencia del análisis y manipulación de losciencia del análisis y manipulación de los
materiales a nivel atómico y molecular donde lasmateriales a nivel atómico y molecular donde las
propiedades y características de los mismos sepropiedades y características de los mismos se
diferencian a los de mayor escaladiferencian a los de mayor escala
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
diseño, caracterización producción y uso dediseño, caracterización producción y uso de
estructuras , dispositivos y sistemasestructuras , dispositivos y sistemas
cuya forma y tamaño se controlancuya forma y tamaño se controlan
a escala manométricaa escala manométrica
NANOTECNOLOGIA REVOLUCION DELNANOTECNOLOGIA REVOLUCION DEL
SIGLO XXISIGLO XXI

QUE ES LA NANOESCALA ?QUE ES LA NANOESCALA ?
NANOTECNOLOGIA REVOLUCION DEL SIGLONANOTECNOLOGIA REVOLUCION DEL SIGLO
XXIXXI

SIGLO XXISIGLO XXI
 EDAD DE PIEDRA (?? – 6000 AC )EDAD DE PIEDRA (?? – 6000 AC )
Piedra - herramientas de piedra y maderaPiedra - herramientas de piedra y madera
Pedernal- fuego controlado y alfareríaPedernal- fuego controlado y alfarería
 EDAD DE BRONCE. (6000AC- 1500AC)EDAD DE BRONCE. (6000AC- 1500AC)
edad de bronce cobre, estaño, oro y plata (culturaedad de bronce cobre, estaño, oro y plata (cultura
egipcia y griegos )egipcia y griegos )
 EDAD DEL SILICIOEDAD DEL SILICIO
transistores siglo xxtransistores siglo xx
 EDAD DE LA NANOTECNOLOGIAEDAD DE LA NANOTECNOLOGIA

SIGLO XXISIGLO XXI
TENGAMOS CLAROTENGAMOS CLARO
1 metro es igual a 1 x 101 metro es igual a 1 x 1099
nanómetros.nanómetros.
En este campo se tiene un nanómetro es mil millonesEn este campo se tiene un nanómetro es mil millones
de veces mas pequeño que un metro.de veces mas pequeño que un metro.
el diámetro de un cabello es 80 000el diámetro de un cabello es 80 000
nanómetrosnanómetros

 Al manipular la materia a escala de átomos yAl manipular la materia a escala de átomos y
moléculas aparecen propiedades totalmentemoléculas aparecen propiedades totalmente
nuevas.nuevas.
 Al aumentar la superficie la reactividadAl aumentar la superficie la reactividad
química aumenta.química aumenta.
 se puede crear materiales, dispositivos yse puede crear materiales, dispositivos y
sistemas nuevos con propiedades únicas.sistemas nuevos con propiedades únicas.
SIGLO XXISIGLO XXI

UN POCO DE HISTORIA
 Richard Feynman, Nóbel de física, 1959 propone fabricarRichard Feynman, Nóbel de física, 1959 propone fabricar
materiales en base al reordenamiento de átomos ymateriales en base al reordenamiento de átomos y
moléculas “AL FONDO HAY ESPACIO DE SOBRA”moléculas “AL FONDO HAY ESPACIO DE SOBRA”
 En 1999 aplicación a nivel industrial y comercial, enEn 1999 aplicación a nivel industrial y comercial, en
campos como el textil y cosmética.campos como el textil y cosmética.
 En 2007 se descubre la magneto resistencia, siendo esteEn 2007 se descubre la magneto resistencia, siendo este
trabajo un Nobel de física, realizado por los físicos Alberttrabajo un Nobel de física, realizado por los físicos Albert
Fert y Peter GrunbergFert y Peter Grunberg
SIGLO XXISIGLO XXI

OBTENCION DE NANOESTRUCTURAS
NANOTECNOLOGIA REVOLUCION DEL SIGLONANOTECNOLOGIA REVOLUCION DEL SIGLO
XXIXXI

 Nanotecnologia
ciencia multidisciplinaria, convergen de
manera coordinada para lograr avances
espectaculares en las aplicaciones a
nivel industrial y darle el alcance
masivo.
veamos el grafico siguiente :
SIGLO XXISIGLO XXI

La mutidisciplina academica de
ciencia nos brinda la aplicación
que podemos apreciar en el
cuadro siguiente :
SIGLO XXISIGLO XXI

SIGLO XXISIGLO XXI

TEXTIL
Orienta a la fabricación de tejidos con
propiedades:
 antimanchas: soil reléase .
 antibacterias,antivirus,antiolor.
 retardantes de flama .
 absorbentes de rayos uv,con propiedades
antiestáticas
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EFECTOS ANTIBACTERIANO
Hace 10 años se aplicaba micro capsulas conteniendo
el producto antimicrobiano pero ello no lo hacia
duradero.
Al aplicar el antimicrobiano en nano capsulas se
garantiza la permanencia por 100 lavadas a 98°C , se
aplican nano partículas de Ion plata.
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CONSTRUCCION
Materiales mas fuertes que el acero, pero con
un peso de 10 veces menos. Modificación de
pinturas y barnices con nanoparticulas vidrios
orgánicos aditivos para optimizar el concreto.
Pegamentos rápidos y aditivos basados en
nanoparticulas de ferrita
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ELECTRONICA
Espintronica uso del spin de un electron, el
descubrimiento fue premio nobel de fisica en
el 2007,pues crean la magneto resistencia
,los materiales se modifican al ser sometidos
a un campo magnético gigante ( GMR ).este
producto es masivo y es la cabeza de lectora
para discos duros.
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INDUSTRIA AEROESPACIAL
- plásticos conductores eléctricos
- recubrimientos que soportan altas
temperaturas de trabajo
- materiales cerámicos cristalinos
transparentes
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ENERGIA
• Baterías de larga duración con
nanoparticulas de titanio y litio
• Células solares flexibles
• Recubrimientos antireflejantes
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AUTOMOCION
• Uso de materiales menos pesados
pero muy fuertes
• Recubrimientos transparentes
basados en nanotubos de carbono
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MEDICINA Y FARMACOS
• Terapias mediante nanoparticulas
• Liberación controlada de fármacos
• Medicina regenerativa- sustitutos óseos
• Implantes de rodilla y cadera
• Polímeros electro activos para uso como
músculos artificiales
• sensores de ADN y antígenos
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INDUSTRIA METAL MECANICA
• Tratamiento superficiales de piezas
metálicas sometidas a desgaste
• Materiales antifricción
• Materiales con alta dureza
(herramientas de corte)
• Nanofiltracion
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COSMETICA
• Pasta dental
• Cremas para el acne
• Cremas para evitar el pie de atleta
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NANOTECNOLOGIA REVOLUCION DEL SIGLO XXINANOTECNOLOGIA REVOLUCION DEL SIGLO XXI

NANOTECNOLOGIA Y EDUCACION
 Fomentar vocaciones: despertar el interés por el ámbito
de la nanotecnología entre los estudiantes.. Se estima
que en España se requieren cerca de mil doctores y dos
mil ingenieros en nanotecnología a corto plazo.
 Materiales didácticos: proporcionar materiales
didácticos para asignaturas como “tecnología”, “física,
química, biología..”
 Incrementar especialistas: facilitar el desarrollo de una
masa de especialistas con actitudes favorables hacia la
nanotecnología como sector de futuro.
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Según datos de la encuesta del 2005 de
la asociación europea de negocios
(europea nanobusiness asociation)
conseguir el perfil adecuado para
trabajar en el sector de la
nanotecnología es una tarea muy
complicada o, al menos, tan difícil como
encontrar personal especializado para
otros sectores.
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FUTURO DE LA NANOTECNOLOGIA
Los hitos más importantes de la
nanotecnología durante los próximos 15
años....
De dos a tres años:
 Neumáticos que solo requieren aire una vez al
año
 Diagnósticos médicos completos almacenados en
un solo chip
 Aparatos que producen agua potable del aire
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De cinco a diez años:
 Potentes ordenadores que podrás llevar
puesto o plegar y meter en tu monedero
 Nuevos medicamentos que convierten
SIDA y Cáncer en enfermedades curables
 Edificios inteligentes que se auto
estabilizan ante terremotos o explosiones
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De diez a quince años:
 Inteligencia artificial tan sofisticada que
no sabrás si estás hablando por teléfono
con un humano o con una máquina
 Imágenes de ordenador y vídeos
pintables
 Eliminación de cirugía invasiva, porque
se podrá vigilar y reparar cuerpos desde
dentro
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ENTIDADES EN PERU
- Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
- Academia Nacional Ciencia y Tecnología
- Sociedad Peruana de Física
- Sociedad Química del Perú
- Instituto de Enfermedades Neoplásicas
(UNI-FISICA MEDICA) Programa de
maestria.
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NANOTECNOLOGIA EN EL PERU
. Hay un grupo de investigadores en el
campo de contaminación ambiental, se
trabaja buscando el tipo de material a
usar, si es factible la fabricación en el
Perú y cuan viable es su aplicación.
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El avance de la nanotecnología es
inminente, y nuestra vida diaria se vera
afectada .
La nanotecnología permitirá adquirir una
calidad de vida mejor ,siempre que su
aplicación sea ética y segura.
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 Generación de Energía eléctrica utilizando Grafeno
El Carbono se encuentra en la naturaleza en diversas formas alotrópicas,
dentro de ellas tenemos al Grafito, Diamante, Nanotubos de Carbono,
Fullerenos y Carbinos, El Grafito esta compuesto por una serie de capas de
estructura laminar plana (bidimensional) con espesor .
 Crean detector de explosivos ultrasensible basado en Nanotecnología
Científicos Israelíes de la Universidad de Tel Aviv, han desarrollado un
detector de bombas explosivas, basado en Nanotecnología, que es mil
veces mas sensibles que el olfato de perros adiestrados, este detector es
capaz de percibir distintos tipos de explosivos,
 Generación de energía a partir del sonido aplicando Nanotecnología
Una de las grandes aplicaciones de la Nanotecnología es la generación de
energía, recientemente investigadores coreanos han descrito un trabajo
muy innovador en la que demostraron que es posible aprovechar la energía
del sonido para generar energía eléctrica
AVANCES ENAVANCES EN
NANOELECTRÓNICANANOELECTRÓNICA

 Crean el mapa de la tierra 3D más pequeño aplicando Nanotecnología
Científicos de IBM, lograrón tallar el relieve 3D, del mapa completo de la
tierra mas pequeño que existe, sus dimensiones son de 22*11
micrómetros y esta compuesto por 500.000 pixel, donde cada pixel tiene un
área de 20 nanómetros cuadrados
 Electricidad a partir de Nanotubos de Carbono
Científicos del MIT(Massachusetts Institute of Technology) han
descubierto una nueva forma de producir electricidad a partir de nanotubos
de Carbono, este descubrimiento lo lograron recubriendo a los nanotubos
con una capa de combustible altamente reactivo el cual al descomponerse
produce Cambios
 Primera Imagen de molécula en la que se visualizan los atomos y
enlaces químicos
Científicos pertenecientes al Laboratorio de IBM en Zurich Suiza, han
logrado por primera vez obtener imagenes con gran detalle de la estructura
de una molécula, en la que es posible apreciar los átomos y sus enlaces
químicos.

 Televisores basados en Nanotecnología
Investigadores de la universidad de Houston han desarrollado una
nueva técnica para el desarrollo de pantallas de televisores, basada
en los principios de la nanotecnología, estas pantallas denominadas
FED (Field Emision Display) remplazarán a los conocidos LCD .
 Nanoelectrónica dentro de células vivas
La continua disminución del tamaño de los componentes electrónicos,
sumado a los avances de la nanotecnología, ha hecho posible que los
científicos del Instituto de Microelectrónica de Barcelona IMB-
CNM (CSIC) coloquen sensores de silicio dentro de células vivas.
Este logro sin precedentes permitirá avances insospechados en la
detección y monitorización de eventos a nivel celular, permitiendo la
detección precoz de enfermedades y proporcionando nuevos
mecanismos de reparación celular.

En 2020 podríamos encajar unos 2,500 transistores en una célula viva típica.
Una célula humana típica tiene un tamaño de alrededor de 10 micrómetros cuadrados. Esto significa que
cientos de transistores pueden colocarse en el interior de una sola célula. Si el ritmo actual de miniaturización
continúa, en 2020 podríamos encajar unos 2,500 transistores – el equivalente a los microprocesadores de la
primera generación- en el interior de una célula viva típica. José Antonio Plaza, uno de los investigadores del
Departamento de micro y nanosistemas del CSIC, dice que “los elementos microelectrónicos disponibles en la
actualidad nos permiten fabricar complejas estructuras tridimensionales, como sensores y actuadores. Estos elementos, mucho más
pequeños que las células, pueden ser producidos en masa con una precisión nanométrica a muy bajo costo.”

Los chips permitirán la administración de medicamentos de forma eficaz.
A lo largo de sus experimentos, el equipo español ha fabricado diferentes lotes de chips de silicio policristalino, unos pequeños paralelepípedos con
dimensiones laterales de 1,5-3 m y un espesor de 0,5 micras, que se colocaron dentro de las células humanas vivas. Patricia Vázquez y Teresaμ
Suárez, las biólogas del equipo, explican que “usamos la técnica de lipofección (la encapsulación de los materiales en una vesícula llamada liposoma)
para introducir los chips.” Después de insertar los chips en las células vivas, encontraron que más del 90% de las células a las que
se les habían implantado los sensores seguían “vivas y viables” siete días después de la lipofección. El equipo
español prevé que "en el futuro cercano, los chips intracelulares permitirán -a nivel de células individuales y en vivo- el seguimiento de los eventos
celulares, así como la administración de medicamentos de forma eficaz directamente dentro de las células. Lo que el equipo de Plaza ha hecho es
sólo dar un primer paso hacia la integración del silicio dentro de las células. ¿Cómo van a interactuar en el futuro estos dispositivos con células
vivas? “No lo sabemos con exatitud”, dice Plaza, “pero será algo nuevo y fascinante.”

DISPOSITIVOSDISPOSITIVOS
NANOELECTRÓNICOSNANOELECTRÓNICOS Radios
Se han desarrollado nano radios basados en nanotubos de carbón.
 Computadores
La nanoelectrónica promete ayudar a crear CPUs más potentes que los que puedan fabricarse con
técnicas de fabricación de circuitos integrados convencionales. Actualmente se están investigando
una seria de posibilidades incluyendo nuevas formas de nano litografía, así como el uso
de nanomateriales tales como nano hilos o pequeñas moléculas, en lugar de los tradicionales
componentes detecnología CMOS. Los transistores de efecto campo han hecho uso de ambos,
semiconductores de nanotubos de carbón y semiconductores de nano hilos heteroestructurados.
 Producción energética
Se esta investigando la posibilidad de usar nanocables y otros materiales a nanoescala con la
esperanza de crear células solares más baratas y eficientes que las que son posibles con células
solares planas de silicio. Se da por hecho que un tecnología solar más eficiente seria de gran
importancia para satisfacer las necesidades globales de energía.
también se esta investigando la producción energética para dispositivos que operarían in vivo,
denominados bio-nano generadores.
 Diagnosis médica
Hay un enorme interés en crear dispositivos nanoeléctricos que puedan detectar concentraciones
de biomoleculas en tiempo real para su uso en la diagnosis medica, es por ello por lo que surge el
concepto de nanomedicina. Una línea paralela de investigación persigue la creación de dispositivos
nanoelectrónicos que puedan interactuar con células individuales para su uso en la investigación
biológica básica. A estos dispositivos se les denomina nanosensores. Una miniturización a esta
escala respecto a sensores proteomicos 'in vivo permitiría nuevos avances en el seguimiento de la
salud y en tecnologías militares y de vigilancia.

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