Este documento describe la nanotecnología y los cristales líquidos. Explica que la nanotecnología involucra la manipulación de la materia a escala atómica y molecular para crear nuevos materiales y procesos. También describe los diferentes tipos de cristales líquidos como los nemáticos, esmécticos y colestéricos. Finalmente, menciona algunas aplicaciones potenciales de ambos campos.

1. INSTITUTO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES

2. LA NANOTECNOLOG ÍA, UN MUNDO POR
DESCUBRIR

3. EN UN FUTURO NO
MUY LEJANO

4. REVOLUCIÓN NANOTECNOLÓGICA
Crecimiento de las Innovaciones
Textiles Ferrocarril Automovil Computadora Nanotecnología
Revolución Industrial 2a. Revolución Informática
Fuente: Norman Poire Merrill Lynch
Se predice que la Nanotecnología rivalizará con el impacto en el desarrollo producido
por el automovil y la introducción de la computadora personal.

5. • BATER ÍA PARA AUTOM ÓVILES
EL ÉCTRICOS CON 160 KIL ÓMETROS DE
AUTONOM ÍA
• EL TELEVISOR M ÁS PEQUE ÑO DEL
MUNDO
• M ÚSCULOS ARTIFICIALES
• ENERG ÍA EL ÉCTRICA PRODUCIDA POR
LA PROPIA CASA
• LA JERINGA QUE INYECTA
DIRECTAMENTE EN LAS C ÉLULAS
• CRISTALES, LUNAS O VITRINAS
MULTIFUNCIONALES
• TEJIDOS INTELIGENTES

6. EL COLOR DE LOS LEDS PUEDE VERSE
MEJORADO
Un LED, siglas en
inglés de Light-
Emitting Diode (diodo
emisor de luz) es un
dispositivo
semiconductor
(diodo) que emite luz
cuasi-monocromática,
es decir, con un
espectro muy
angosto, cuando se
polariza de forma
directa y es
atravesado por una
corriente eléctrica.

7. NANOESTRUCTURAS PARA REFRIGERAR
LOS MICROCHIPS
.

8. ¿QUÉ ES LA NANOTECNOLOGÍA?

9. PREFIJOS DE MEDIDAS 10 m
1 Milímetro = -3
1 milésima de metro
Mili = 10-3
1 millón de nanómetros
ORILLA DE UN DIME
1 Micrómetro = 10 m
-6
Micra = 10-6 1 millonésima de metro
mil nanómetros
LÍNEAS DE CIRCUITO DE CHIP
1 Nanómetro = 10 m -9
NANO = 10 -9 1 mil millonésima de metro
10 ÁTOMOS DE HIDRÓGENO
1 Angstrom = 10 m-10 Angstrom = 10-10
1 billonésima de metro
ÁTOMO DE HIDRÓGENO
Pico = 10-12
Femto = 10-15
Atto = 10-18

10. • Se trata del conocimiento de las propiedades de la materia a escala
de millonésimas de milímetro.
• Consiste en manipular la materia a escala atómica y molecular para
crear nuevos materiales y procesos.
• Al tamaño en que se trabaja, la materia se manifiesta con carácter
discontinuo, contiene unos cientos de átomos, y sus propiedades
varían de forma no escalable con el tamaño.
• Así por ejemplo la adición o sustracción de un simple átomo o
molécula puede hacer que la partícula nanométrica sea aislante o
conductora, magnética o no, fácil de oxidar o no, mudar de color,
etc.
• No se trata sólo de estudiar lo pequeño sino de utilizar ese saber
para hacer cosas.
• Por eso decimos que es ……….

11. UNA CIENCIA
MULTIDISCIPLINARIA

12. • Colaboran especialistas en materiales con
ingenieros mecánicos y electrónicos pero
también con investigadores médicos,
biólogos, físicos y químicos.

13. PRODUCTOS
•NANOTECNOLÓGICOS
Tinta;
• Protectores solares y cosméticos;
• Compases del estado sólido;
• Agente de unión dental;
• Parachoques en los automóviles;
• Cintas de la grabación magnéticas;
• Unidades de disco duro de la computadora;
• Convertidores catalíticos automovilísticos;
• Herramientas que cortan metal;
• Pelotas de tenis de largo duración;
• Raquetas de tenis más fuertes y ligeras,
• Vendajes para quemaduras y heridas;
• Vestidos y colchones resistentes a las manchas;
• Cubiertas protectoras que reducen la luz intensa en lentes y autos;
• Pinturas protectoras contra la corrosión, arañazos y radiación.
Washington Post.Fuente: Iniciativa de Nanotecnología Nacional

14. LA INSTRUMENTACIÓN MINIATURIZADA Y ECONÓMICA,
IMPULSA EL CAMPO
Están ahora disponibles:
• Los STM y AFM portatiles con
alta capacidad de definición y de
“barrido fácil” y
• Relativamente muy económicos
(≈ $ 19.000 dólares)

15. HERRAMIENTAS PARA VER Y MANIPULAR
LOS INGENIOS NANOTECNOLÓGICOS
Ilustración esquemática de
Microscópio de Barrido de
un Microscópio de Barrido
Tunel (STM) es una técnica Microscópio de Fuerza
de Tunel (STM)
microscópica que permite la Atomica (AFM), es
investigación de superficies particularmente útil para ver
conductoras de electricidad abajo muestras biológicas.
de la escala atómica.
Los STM y los AFM son llamados
colectivamente como Microscopios Microscopios Sondas de
Sondas de Barrido pueden mover Barrido son una familia de
átomos, y son dispositivos no mayores instrumentos usados para
que un mouse que se enchufa a un medir propiedades de
puerto USB de una computadora. superficies.

16. LOS NUEVOS MUNDOS BRINDAN NUEVAS
OCASIONES

17. POR LO QUE PODRIAMOS DECIR
QUE LA NANOTECNOLOGIA
Se destaca en tres grandes sectores

18. • NANOELECTR ÓNICA
• NANOBIOTECNOLOG ÍA
• NANOMATERIALES

19. NO ES LO MISMO NANOTECNOLOGIA
QUE MICROTECNOLOGIA
• La nanotecnología y la miniaturización
(microtecnología) trabajan, por decirlo así
en dos direcciones opuestas.
• Mientras la miniaturización va de lo más
grande hasta lo más pequeño posible, la
nanotecnología trabaja desde lo más
pequeño posible hasta lo más grande.

20. EL NACIMIENTO DE LA
NANOTECNOLOGÍA TIENE UNA
FECHA SIMBÓLICA: EL 29 DE
DICIEMBRE DE 1959.

21. • Fue el día que Richard Feynman (premio Nóbel
de física en 1965) dictó su célebre conferencia
titulada There is plenty room at the bottom (Hay
mucho espacio en los niveles m ás bajos .

22. PENSAR DIFERENTE: NANO PIONERO
Richard Feynman
Foto de Archivo del Instituto de
Tecnología de California.
“¿Qué pasaría si nosotros
pudiéramos arreglar los
Richard P. Feynman átomos uno por uno de la
Premio Nobel en Física (1965) por su trabajo fundamental en manera en que nosotros los
electrodinámica cuántica, contribución de profundas consecuencias queremos?”
para la física de partículas elementales. Richard P. Feynman
en: (1960)
“En el cuarto hay fondo
http://www.nano.org.uk/people.htm suficiente”

23. • Después de la conferencia de Feynman fue
necesario esperar 22 años para dar el segundo
gran paso. En 1981, Gerard Bining y Heinrich
Rohrer, de los laboratorios IBM de Zurich, Suiza,
inventaron el microscopio de barrido a efecto
túnel.

24. • partir de ese año de 1981, el nuevo microscopio
abrió la puerta grande a la nanotecnología.

25. Biotecnologí
a

26. ¿Qué es?
Empleo de organismos vivos
para la obtención de algún producto
o servicio útil para el hombre.
Tradicional Moderna

27. Alimentación Ecología Agricultura Salud
Alcances
Biotecnología
Disciplinas
Microbiología Bioquímica
Biología Molecular
Ing. Genética Bioingeniería
Medicina

28. Alimentos Transgénicos
Son los derivados de organismos
Genéticamente modificados.
Tomate con mayor contenido licopeno
Arroz Dorado
Café descafeinado.
Soya menos alérgica
Trigo de mejor calidad
Papa mas resistente a bajas temperaturas

30. Salud
Transformaciones Genéticas
Genética
Enfermedades Hereditarias
Vacunas Recombinantes
Fármaco genética

32. Biotecnología Medioambiental
Biorremediación
Uso de microorganismos vivos
para el tratamiento y el control
de la contaminación:
Aire Agua Suelos

34. •Desventajas
•Insectos inmunes a pesticidas
•Acumulación de toxinas en los suelos
•Creación de nuevas malezas o virus
•Alteración de ecosistemas
•Alimentos transgénicos cancerígenos

35. IMPORTANCIA PARA EL
PERÚ
Contamos con muchos
recursos naturales no
explotados, en particular la
biodiversidad. Estos solamente
se pueden explotar usando
biotecnología.

36. IMPORTANCIA PARA
PERÚ
Nuestras ventajas
comparativas, en términos
de la exportación de
recursos naturales, se
hacen cada vez menores al
requerir los mercados
productos con un mayor
valor agregado.

37. Cristales Líquidos

38. ¿QUIÉN NO HA OIDO HABLAR
DE LOS CRISTALES LÍQUIDOS?

40. EL PRIMER CRISTAL
LÍQUIDO
• El primero en observar un cristal líquido fue el
botánico austriaco Friedrich Reinidzer en 1888,
cuando vio que el benzoato de colesterilo (una
sustancia sólida derivada del colesterol)
formaba un líquido turbio cuando lo calentaba
hasta su temperatura de fusión.
• Al seguir calentando, la turbidez persistía hasta
que a cierta temperatura el líquido se volvía
transparente.
• Por este motivo, el 1889 el físico alemán Otto
Lehmann los llamó “cristal líquido”.

41. CARACTERÍSTICAS DE LOS
CRISTALES LÍQUIDOS

42. • En un sólido cristalino, las moléculas ocupan posiciones
fijas y están orientadas de una manera específica unas
respecto a las otras.
• Esto hace que algunas de sus propiedades cambien en
función de la dirección que se considere: es lo que se
llama anisotropía
• Por el contrario, en un líquido, las moléculas están
desordenadas lo que le da su fluidez característica y sus
propiedades son isótropicas
• Los cristales líquidos conjugan la facilidad de
movimiento de los líquidos con la anisotropía de los
sólidos.

43. • Cuando se calientan los cristales de algunos de
estos compuestos, no pasan directamente al
estado líquido.
• En lugar de ello, se transforman en un líquido
nebuloso a una determinada temperatura (los
líquidos son transparentes), y se transforman
totalmente en líquido a una temperatura mayor.

44. LOS CAMBIOS ENTRE EL
SÓLIDO, EL CRISTAL LÍQUIDO
Y EL LÍQUIDO SON
REVERSIBLES

47. ¿CÓMO SON LAS
MOLÉCULAS DE UN
CRISTAL LÍQUIDO?

48. • Una molécula típica de un cristal líquido es
grande y alargada.
• Un ejemplo puede ser el p-azoxianisol:

49. • Esta forma alargada hace que las moléculas se
amontonen como fideos crudos: se colocan en
forma paralela, pero con libertad para deslizarse
unas con respecto a las otras a lo largo de sus
ejes.
• Los cristales líquidos se convierten en líquidos
isótropos cuando se calientan por encima de la
temperatura de transición, ya que entonces las
moléculas tienen la energía suficiente para
superar las atracciones que restringen su
movimiento.

50. ¿SABIAS QUE?
• Estas ordenaciones intermedias entre el
estado sólido y líquido son llamadas
también mesofases.

51. TIPOS DE CRISTALES
LÍQUIDOS (MESOFASES)
• Las diferentes mesofases están caracterizadas
por el tipo de orden que está presenta y
podemos distinguir varias clases:
• Los nemáticos
• Los esmécticos y
• Los colestéricos
(clasificación realizada por Friedel en 1922)

52. LOS CRISTALES LÍQUIDOS
NEMÁTICOS
• Las moléculas de los
nemáticos se
encuentran
esencialmente
desordenadas en
cuanto a las posiciones
de sus centros de
masa, pero uno de los
ejes principales se
encuentra orientado en
una dirección, llamada
director.

53. Si los nemáticos son la fase más
desordenada de los cristales
líquidos, los esmécticos
constituyen la fase más
ordenada.

54. CRISTALES LÍQUIDOS
ESMÉCTICOS
• son los que más se
parecen a los cristales
sólidos.
• En los esmécticos, las
moléculas se alinean y
forman capas.
• Dentro de las capas, las
moléculas pueden estar
perpendiculares al
plano de la capa o
ligeramente inclinadas.

55. ALGO MÁS
• Hoy en día hay identificadas 14 fases
esmécticas (Chandrasekhar, 1988). De
entre todas ellas, las tres más importantes
son denotadas con las letras A, B y C.

56. LOS CRISTALES LÍQUIDOS
COLESTÉRICOS
• Las moléculas de las mesofases colestéricas se
distribuyen en capas, pero en este caso los ejes
moleculares se orientan en una dirección
paralela al plano mismo de las capas y esta
dirección cambia ligeramente de capa a capa
por lo cual el eje de orientación, al pasar de un
plano a otro, describe una trayectoria helicoidal.

57. • A esta dirección
especial se le llama
eje óptico del material
y el la causa de
muchos fenómenos
ópticos importantes
presentados por
estos materiales.

58. APLICACIONES
• Los cristales líquidos, en función de sus
propiedades, pueden utilizarse para
diferentes fines.
• Un papel fundamental en los organismos
vivos, ya que el ADN forma diversas fases
líquido-cristalinas

59. • Por ejemplo, aquellos
que reflejan luz de
diferente color según
sea la temperatura se
utilizan en
termómetros o
detectores de
tumores o fisuras.

60. • Por sus propiedades
electroópticas se usan
como base de pantallas
de televisión, monitores
de ordenador,
retroproyectores,
cabezales de impresoras,
pantallas de calculadora,
relojes o juegos
electrónicos.

61. • Como válvulas de luz,
son capaces de
aceptar una imagen
de baja intensidad
luminosa y convertirla
en otra de salida más
intensa.

62. Las variaciones de temperatura favorecen el paso
de luz por una región determinada de la lamina al
variar el paso de la luz

63. EL FUTURO DE LOS
CRISTALES LÍQUIDOS
• El futuro de los cristales líquidos es sumamente prometedor.
• Todavía quedan muchos problemas sin resolver en el área.
• Los requerimientos de las diversas aplicaciones de los distintos
cristales líquidos llevaron a que a toda una rama de la ingeniería se
especializara en este campo.
• Las estadísticas muestran que los dispositivos con tubos de rayos
catódicos de los aparatos de televisión y monitores de computadora
serán reemplazados en el futuro cercano por pantallas de cristal
líquido.
• Más aplicaciones recientes involucran ventanas que se pueden
cambiar de claras a opacas con sólo oprimir un botón, dispositivos
con ángulos de visión más amplios y otros que pueden utilizarse
durante años sin la necesidad de una fuente de poder.

64. ALGO MÁS
• Los cristales líquidos también se pueden
clasificar en termotrópicos y liotrópicos. Los
cristales líquidos termotrópicos son aquellos que
alcanzan el estado cristal líquido como
consecuencia de una variación de temperatura.
Los liotrópicos son aquellos en los que la
mesofase aparece cuando el material se
disuelve en un disolvente adecuado bajo
determinadas condiciones de temperatura y
concentración.

65. CARBOHIDRATOS

66. MEDITANDO UN POQUITO
SOBRE LA IMPORTANCIA DE
LOS ALIMENTOS

67. PIRAMIDE ALIMENTARIA

70. Vitaminas Función Fuente
Liposolubles
Crecimiento, Hígado, yema de huevo,
hidratación de la piel, lácteos, zanahorias,
A mucosas, pelo, espinacas brócoli,
dientes y huesos, lechuga, damascos,
visión, antioxidante duraznos, melones
natural
Metabolismo del Hígado, yema de huevo,
D calcio y el fósforo lácteos, germen de trigo,
luz solar
Antioxidante natural, Aceites vegetales, yema
E estabilización de las de huevo, hígado, panes
membranas integrales, legumbres
celulares, protege los verdes, frutos secos,
ácidos grasos vegetales de hojas verdes
Coagulación Harinas de pescado,
K sanguínea hígado de cerdo, coles
espinacas.

71. Vitaminas Función Fuente
hidrosolubles
Funcionamiento Carnes, yema de huevo,
S.N.C., metabolismo levaduras, legumbres
B1 glúcidos, crecimiento secas, cereales integrales,
y mantenimiento de frutas secas
la piel
Metabolismo de Carnes, lacteos, cereales,
protidos, glucidos, levaduras y vegetales
B2 interviene respiración verdes
celular, integridad de
piel, mucosas y la
vista
Metabolismo de Carnes, hígado y riñón,
protidos, glucidos y lácteos, huevos, en
B3 lipidos, circulación cereales integrales,
sanguinea, levadura y legumbres
crecimiento, cadena
respiratoria y SNC

72. Vitaminas Función Fuente
hidrosolubles
Metabolismo de proteínas Yema de huevos, las carnes,
y aminoácidos el hígado, el riñón, los
Formación de glóbulos pescados, los lácteos, granos
B6 rojos, células y hormonas. integrales, levaduras y frutas
Ayuda al equilibrio del secas
sodio y del potasio.
Crecimiento y división Carnes, hígado, verduras
celular. verdes oscuras y cereales
ACIDO Formación de glóbulos integrales.
FOLICO rojos
Elaboración de células Sintetizada por el organismo.
Síntesis de la No presente en vegetales.
hemoglobina Si aparece en carnes y
B12 Sistema nervioso lácteos.

73. • Son muchas las sustancias tanto
elementales como compuestas que tienen
importancia para el funcionamiento de la
vida; su naturaleza puede ser tanto
inorgánica como orgánica, así tenemos:

74. • Los carbohidratos
• Las proteínas
• Las grasas
• Las vitaminas
• Los metales

75. gr 3145 4150 3145 3961]
Db 166 3182 2770 3182 20
]d end3182 96 3626 4456]
[1 1 3321 2589 3218 2589]
/bs[[1 1 123 3075 80 2397] chemdict begin I 3626 25
75[0 3218 209240DSt 40 I3075] 2397 DSt [2SP
3064
3344
3038 3271 2732 [1 3218
3264 4613 3569 3271]
3162 4591 3162 4613]
3073 3470 2768 4591]
3033 4720 2727 3775]
3280 3961 3585 5026]
I 2759
3649
¿QUÉ SON LOS
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CARBOHIDRATOS?
• Son: CHO
a. polihidroxialdehídos
(polialcoholes con un H C OH
grupo aldehído) HO C H
ejemplo: D - glucosa
H C OH
H C OH
CH2OH currentpoint 1928

76. b. Polihidroxicetonas
(polialcoholes con un CH2OH
grupo cetona) C O
ejemplo: D - fructuosa HO C H
H C OH
H C OH
CH2OH

77. ORIGEN DEL NOMBRE
CARBOHIDRATO
• El nombre se debe a que muchos de ellos
corresponden a la fórmula empírica
(CH2O)n , como si fueran hidratos de
carbono, sin embargo mas tarde se
encontró que esta fórmula no se ajustaba
a otros carbohidratos, además no tienen
moléculas de agua.

78. IMPORTANCIA DE LOS
CARBOHIDRATOS
• Los carbohidratos son un grupo de compuestos
comunes a los seres vivos y con los cuales a
diario se entra en contacto muchos de ellos,
como los azúcares, son solubles en agua,
forman parte de la dieta humana diaria y son
fuente primordial de energía para mantener en
funcionamiento el cuerpo humano, además los
carbohidratos forman parte de las paredes de
las células de las plantas.

79. CLASIFICACION DE LOS
CARBOHIDRATOS
• Monosacáridos
• Disacáridos
• Oligosacáridos
• Polisacáridos

80. MONOSACARIDOS
• Pertenecen aquellos carbohidratos
simples que no se pueden hidrolizar para
producir unidades más pequeñas.
• Tenemos:

81. LA MANOSA
CHO
HO C H
HO C H
H C OH
H C OH
CH2 OH currentpoint 192837465

82. LA SORBOSA
CH2OH
C O
H C OH
HO C H
H C OH
CH2OH

83. ALGO MAS QUE DEBEMOS
SABER:
• La manosa es una aldosa (contiene el
grupo aldehído: -CHO )
• La sorbosa es una cetosa ( contiene el
grupo cetona: - CO- )
• Puesto que los dos compuestos tienen
seis átomos de carbonos, se llaman
hexosas

84. DISACARIDOS
• Por hidrólisis dan origen a dos moléculas
de monosacáridos; la sacarosa es un
ejemplo de un disacárido (C12H22O11) el cual
origina por hidrólisis dos monosacáridos:
glucosa y fructuosa (dos hexosas)

85. HIDRÓLISIS DE LOS
DISACARIDOS
• SACAROSA + AGUA GLUCOSA + FRUCTUOSA
• MALTOSA + AGUA GLUCOSA + GLUCOSA
• LACTOSA + AGUA GLUCOSA + GALACTOSA

86. OLIGOSACARIDOS
• Se agrupan los carbohidratos formados
por tres a 10 unidades monosacaridas,
así por ejemplo tenemos la rafinosa
(C18H32O16 ) , que por hidrólisis produce tres
moléculas de monosacáridos (tres
hexosas):
RAFINOSA + 2AGUA GLUCOSA + FRUCTUOSA + GALACTOSA

87. POLISACARIDOS
• Estos carbohidratos cuando se hidrolizan,
generan miles de moléculas monosacaridas, por
lo que son de alta masa molar.
• La celulosa ( C6H10O5 )n es un ejemplo de un
polisacárido
• Al grupo de los polisacáridos pertenecen
grandes cadenas de monosacáridos que forman
cadenas lineales o ramificadas.
• se pueden clasificar como:

88. HOMOPOLISACARIDOS
• Si las unidades de las
que están
constituidas son del
mismo monosacárido,
como ejemplo
tenemos:
• La celulosa
• El almidón y
• El glicógeno o
glucógeno.

89. HETEROPOLISACARIDOS
• si la cadena de las que
están constituidas lo
forma diferentes
monosacáridos, como
ejemplo tenemos:
• El ácido hialurónico,
formado por miles de
unidades de N-acetil
glucosamina que se
alternan con unidades de
ácido glucurónico

90. LA CELULOSA
• La Celulosa es un polímero lineal de residuos de
D-glucosa.
• Este es el carbohidrato mas abundante en la
naturaleza.
• Si consideramos el tipo de enlace entre las
moléculas de glucosa, la unidad repetitiva de la
celulosa es la celobiosa, el disacárido formado
por dos moléculas de D-glucosa (por ello, en
algunos textos se dice que la unidad repetitiva o
monómero de la celulosa es la celobiosa

91. ESTRUCTURA DE LA
CELULOSA

92. EL ALMIDON
• El almidón es el segundo carbohidrato mas
abundante en la naturaleza.
• Sus funciones biológicas incluyen, en las
plantas, la principal forma de almacenamiento
de azúcar y por tanto, de recursos energéticos,
y en el ser humano es la principal fuente de
glucosa en la dieta.
• El almidón no es realmente una molécula, sino
un grano formado por dos diferentes tipos de
moléculas: la Amilosa y la Amilopectina.

93. ESTRUCTURA DE LA
AMILOSA
• La amilosa es una
molécula lineal formada
por unidades de glucosa
• Considerando el tipo de
enlace podemos decir
que la unidad repetitiva
de la amilosa es la
maltosa. (por eso en
algunos libros se dice
que la unidad
monomerica de la
amilosa es la maltosa).
• La molécula de amilosa
es helicoidal

94. ESTRUCTURA DE LA
AMILOPECTINA
• La amilopectina es el
segundo tipo de molécula
que aparece en el
almidón.
• La amilopepctina esta
formada también por
unidades de glucosa,
pero a diferencia de la
amilosa que es lineal, la
amilopectina es una
molécula ramificada.

95. GLUCOGENO O GLICOGENO
• La estructura del glucogeno es
muy similar a la de la
amilopectina, pero mas
ramificada, con una
ramificacion cada 8 a 12
unidades de glucosa.
• El glucogeno se almacena
fundamentalmente en el
higado (desde donde es
hidrolizado cuando se requiere
glucosa en el higado o en
tejidos extrahepaticos) y en el
tejido muscular, donde es
usado como reserva
energetica para la contraccion
muscular.

96. TIPO DE ENLACE ENTRE LAS
UNIDADES MONOSACARIDAS
• Se denomina enlace glucosidico, esto trae
como consecuencia la perdida de una
molécula de agua.