1Km 1m 1mm 1mm 1nm 1Å (metros) 0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 mm 10 mm 100 mm 1 mm. María Vallet-Regí

Texto completo

(1)
(2)

Nanotecnología

Término que se utiliza para describir la obtención y

explotación de materiales con características estructurales

entre las de los

átomos

y las de los

materiales másicos

,

con al menos una dimensión en la escala del

nm.

0,1 nm

1 nm

10 nm

100 nm

1 mm

10 mm

100 mm

1 mm

1Km 1m

1mm 1mm

1nm

10

3

10

-3

10

-6

10

-9

10

-10

(metros)

10 H atomos = 1 nm

1 molecula DNA =2.5nm

Espesor de un pelo=80,000nm

Espesor de una hoja DinA4 =100.000nm

(3)

...for this to happen (Nanotechnology), a new class of miniaturized

instrumentation would be needed to manipulate and measure the

properties of these small –”nano”-structures

...

R. P. Feynman

Premio Nobel de Física 1986

Heinrich Rohrer y Gerd Binning

Heinrich Rohrer

(IBM Zurich)

No fue hasta 20 años después con el

desarrollo de las microscopías de

efecto

túnel y de fuerza atómica,

que son los “ojos” y las “manos” para

estudiar y manipular nanoestructuras.

G. Binning, Christoph Gerber

Calvin Quate (1985)

Gerd Binning

La revolución..

1981se desarrolla el 1er

microscopio de efecto tunel

Invención del

Microscopio de Efecto

Túnel (STM)

Invención del Microscopio de

Fuerza Atómica (AFM)

Prof. R. P. Feynman

(4)

Catalizadores

Lubricantes

Tintas

Aditivos

Moléculas

Polímeros

Átomos

QUÍMICA

Pantallas de visualización

Baterías

Nanotubos

Compuestos de Carbono

Sólidos

Semiconductores

Quántica

FÍSICA

Piezas automotores

Cerámicas

Purificadores

Equipamientos militares

Chips de ordenadores

Materiales

Electrónica

Microscopía

INGENIERÍA

GAUSSIAN

Hückel

MOLPRO

GAMESS

Computación Cuántica

Modelos

Simuladores

Herramientas

BIOLOGÍA

Implantes

Nuevos medicamentos

Liberación de medicamentos

Sistemas inmunológicos

Cosméticos

Protectores solares

Bio-química

Bio-Física

DNA

Sistemas naturales Células

MEDICINA

NANO

María Vallet-Regí

(5)

Nano-tejidos

Cosméticos

Bio-Ingeniería

Defensa y seguridad

Ingeniería óptica

Nano-dispositivos

Nano-biotecnología

Biomedicina

Energía y medio ambiente

Nano-materiales

Construcción

Alimentación

Transporte

Robótica

Investigación espacial

QUÍMICA

FÍSICA

INGENIERÍA

INFORMÁTICA

BIOLOGÍA

MEDICINA

NANO

Fármacos

Sensores

María Vallet-Regí

Catalizadores

(6)

Nanotecnología

Nano-tejidos

Cosméticos

Bio-Ingeniería

Defensa y

seguridad

Ingeniería

óptica

Nano-dispositivos

medicamentos

Biomedicina y

Nano-biotecnología

Energía y medio

ambiente

Nano-materiales

Construcción

Alimentación

Transporte

Robótica

Investigación

espacial

María Vallet-Regí

Catálisis

(7)

AÑO1983

Motorola Dymatac 8000

4.000 €

Salario medio neto de un

ingeniero que empezaba:

960 €

AÑO2013

AÑO2017

Samsung E1200

12€

Salario medio neto de un

ingeniero que empezaba:

1.500 €

iPhone 8

809€

Salario medio neto de un

ingeniero que empieza :

1.600 €

1984 1989 1992 1994 1996 1998 1999 20012004 2005 2007 2010 2011 2013

(8)

Carreteras

Puentes

Edificios

Aceros y

hormigones

más fuertes

Nanotecnología y construcción

(9)

Nanotecnología y construcción

Carreteras:

identificar y reparar

de forma automática,

sin intervención

humana, brechas y

agujeros en el asfalto

o en el hormigón

Seguridad vial:

Nanosensores para

vigilar el estado de

los puentes y

detectar cualquier

anomalía o riesgo

(10)

Carreteras fotovoltaicas

Nanotecnología y construcción

Cableado

eléctrico

integrado en

el asfalto

Superficie

fabricada con

vídrio

antideslizante

1 km… energía eléctrica para alimentar alumbrado público en

una ciudad de 5.000 habitantes

(11)

Retiene el brillo blanco de sus paredes debido a nanopartículas de TiO

2

embebidas en el cemento aglomerado

Iglesia de Dios Padre Misericordioso en Roma

Nanotecnología y Construcción

(12)

Retiene el brillo blanco de sus paredes debido a nanopartículas de TiO

2

embebidas en el cemento aglomerado

(13)

Gran teatro nacional de Pekin.

Superficies auto-limpiables

Construcción y superficies antiadherentes

(14)

Parabrisas « antilluvia »

Recubrimientos hidrófobos

Recubrimientos hidrófilos

Recubrimientos

« anti-vaho »

Si - OR

OR

OR

SiO

2

La composición del grupo orgánico R modula la funcionalidad de la

capa híbri

d

a

Cristal

normal

Cristal

tratado

R’

(15)

Nanotubos TiO

2

Soportes para electrodos

en placas solares

(16)

1 n m

B

Semiconductores de GaN

Nanocolumnas

de nitruro

de galio

Transistores de alta frecuencia y potencia

para nuevos tipos de transformadores

Nanotecnología y Energía

N

Ga

Material clave par la próxima generación

de transistores capaces de funcionar a

(17)

Nanocubos de La

0.67

Sr

0.33

MnO

3

Disco duro

Cabeza lectora

0.3 mm × 1.0 mm

Cabezales de lectura de discos de grabación magnética

Nanotecnología y Física:

Materiales magnetorresistentes

(18)

Nanotecnología y Medio Ambiente

Materiales laminares alternativos al grafeno

Nanoóxidos laminares tipo

Delafosita

NaCoO

2

5 nm

5 nm

5 nm

5 nm

(19)

2 nm

Nanotubos de carbono

FUNCIONALIZADOS:

-Actividad antibacteriana

-Biosensores

-Liberación de fármacos

De pared

sencilla:

-Puntas AFM

-Polímeros

reforzados:

resistentes

y ligeros

Carrocerías

de coches

mas ligeras….

ahorro de

carburante

del 15%

Nanotecnología y Química

(20)

Partícula hueca MoS

2

Nanotubo MoS

2

Lubricantes: fullerenos inorganicos

Na

x

WO

3

WS

2

(21)

Pinturas (TiO

2

)

SE

BSE

Nanotecnología y Química

:

Pigmentos

Nano partículas metálicas

soportadas: Au@TiO

2

(22)

Nanohilos de platino

(23)

Raqueta de

fibra de carbono

Fibras de Carbono

Nanotecnología y Deporte

Nanotubos de Carbono

de pared múltiple

(24)
(25)

Nanotecnología y Alimentación

Nanopartículas inorgánicas:

TiO

2

barrera de protección

en el envasado

NP de plata como agentes

antimicrobianos en

frigoríficos y recipientes

de alimentación

(26)

Nanotecnología y Alimentación

Nanopartículas orgánicas:

Mejorar el valor nutritivo

de los alimentos.

Vehículo para la liberación

de vitaminas y otros

(27)

Nanotecnología e Ingenieria de tejidos

(28)

Nanotecnología e Ingenieria de tejidos

Mechanical

stimulus

Growth

factor

Cell cultivation

Cell proliferation

scaffold

Implantation

Tissue developement

María Vallet-Regí

(29)

Selective capturing of Toxin/Pathogen

Injection of Magnetic Capturing Agent

Magnetic Separation

Purificar sangre:

Metales pesados Proteinas Patógenos Otras moléculas

Nanoimanes 30 nm

Ligando

VS diálisis: no contaminación

más rápido

(30)

Teranosis – combinación de terapia/diagnosis

o

Detección y terapia focalizada de enfermedades

o

Visualizar y evaluar la eficacia del tratamiento

La Nanomedicina

:

Aplicaciones y ventajas potenciales

Nanodispositivos

o

Biosensores: mayor precisión y sensibilidad

o

Nanorobots: detección y reparación a nivel celular

Diagnosis

o

Mayor sensibilidad, rapidez y precisión

o

Diagnóstico en fases tempranas

o

Detección específica de biomarcadores patológicos

Liberación de fármacos, terapia focalizada

o

Mejorar el perfil farmacológico

o

Liberación selectiva a los tejidos diana

o

Superación de barreras biológicas

o

Disminución de efectos secundarios

(31)

Cancer

diagnosed

Intravenous

administration

Accumulation in

tumor

Nanoparticles

PEG

Localisation ligand

Cito-toxic

Bioimage

Localised

therapies

Death of tumoral

cells

Imaging and therapy combination

(32)

g-Fe

2

O

3

g-Fe

2

O

3

Drugs

g-Fe

2

O

3

Magnetic

nanoparticles

Polymer coating

MRI agents

Nanogates

Fluorescent

molecules

R

Organic

functionalisation

R

R

Targeting

agents

Proteins

SiO

2

Nucleic acids

g-Fe

2

O

3

g-Fe

2

O

3

g-Fe

2

O

3

PEG

Combined therapy

María Vallet-Regí

(33)

Telas con un recubrimiento que resiste las manchas

Nanotubos para nuevos sistemas de visualización en los ordenadores portátiles

Carta menú electrónica Cristales con un recubrimiento anti-rayado que utiliza el efecto de loto Los diodos emisores de luz (LED)

Películas fotovoltaicas que convierten la luz en electricidad

Diodos orgánicos emisores de luz (OLED) para pantallas

Vidrio termocrómico para regular la entrada de luz Pintura a base de nanpartículas para evitar corrosión

Alfombrillas para evitar vibraciones molestas Articulaciones de cadera

El casco mantiene el contacto con la persona que lo lleva La ropa inteligente mide el pulso

y la respiración

Los cuadros de bicicleta de buckytubos son tan ligeros como una pluma

pero muy fuertes Pilas de combustible que

generan corriente para teléfonos móviles y vehículos

Capas magnéticas para memorias de datos

Figure

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