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Nanotecnologia1 Nanotecnologia1 Presentation Transcript

  • NANOTECNOLOGIA “ La Nueva Revolución de la Tecnología de nuestro siglo” Javier Rengifo Gonzáles Curso de Instrumentación en Física Facultad de Ciencias Físicas UNMSM
  • Resumen
    • ¿Que es y que significa la nanociencia y la nanotecnologia?
    • ¿Cómo se comenzó a estudiar esta nueva ciencia?
    • Manipulación de objetos nanometritos.
    • Importancia y Aplicaciones de la nanotecnologia en nuestro mundo.
    • Oportunidades y Retos.
  • 1. ¿Qué es y que significa la nanociencia y la nanotecnologia? ¿Qué se entiende por nanotecnologia? Escala nanométrica
  • Nuestro Sistema Solar La influencia del Sol (Heli oosfera) es aprox. 15. 000 millones de Kilómetros del Sol Nuestra Tierra en Kilómetros El diámetro de la Tierra es aprox. 12760 km. Nuestro mundo en metros El Burj Dubai 604.9 m El monte Everest aporx. 8 848 m Torre de Varsovia 646m Nuestro mundo en centímetros
  • Nuestro mundo milimétrico Diametro de objetos de aprox. 1mm
  • Comparación de Estructuras naturales y manufacturadas
    • 1 persona --> alrededor de los 2 m. de altura
    • 1 hormiga --> aproximadamente, 1 cm. (1cm.= 10 a la -2 m.
    • 1 célula --> 20 micrómetros (1 µm.= 10 a la -6 m.)
    • 1 ribososma --> 25 nanómetros
    • 1 nanómetro = 10 a la -9 m.
    • 1 nanómetro cúbico = aproximadamente, 258 átomos de carbono.
    ¿Qué es la nanociencia?
  • ¿Qué es la nanociencia?
    • La Nanociencia es un área emergente de la ciencia que se ocupa del estudio de los materiales cuyo tamaño es desde cientos a décimas de nanometros.
    • No puede denominarse química, física o biología dado que esta nueva ciencia trata de manera muy especifica con materiales manométricos, además de ser interdisciplinaria.
  • ¿Qué es la nanotecnología?
    • Es la capacidad de diseñar, controlar, modificar y sobre todo manipular materiales a nivel nanométrico, con una precisión de átomo a átomo con sus sistemas y cambios tanto físicos, químicos como biológicos.
    “ Si me pidieran elegir un área de la ciencia y de la ingeniería que producirá muy probablemente las brechas del futuro, señalaría a la ciencia y a la ingeniería de la nanoescala”. -Neal Lane Former Assistant to the President for Science And Technology
  • ¿Qué es la nanotecnología?
    • Para hacerse una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot o una nanoestructura, más o menos un nanobot o una nanoestructura de 50 nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos (depende de qué esté hecho el nanobot).
    • nano- es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto, de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja .
    • Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro (10^(-9) metros)
  • ¿Qué es la nanotecnología? Escala Nanométrica
  • 2. ¿Cómo se comenzó a estudiar esta nueva ciencia? Algo de historia Como fue evolucionando esta nueva ciencia
  • ¿Cómo se comenzó a estudiar esta nueva ciencia?
    • El ganador del premio Nóbel de Física, Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado Al fondo hay espacio de sobra ( There's Plenty Room at the Bottom )
    • El termino Nanotecnología fue creado en 1974, en la Universidad de Ciencias de Tokio por el profesor Norio Tanguchi
    • En la década de los 80, el termino fue reinventado en su definición extendida por el profesor K. Eric Drexler del Massachussets Institute of Technology, mas específicamente en su libro “Engines of creation – The comino Era of Nanotechnology” (1986)
    • Mini-robots
    ¿Cómo se comenzó a estudiar esta nueva ciencia?
  • Gerd Binning y Heinrich Rohrer ganaron el Nóbel de Física por la invención del Microscopio de Efecto Túnel (STM). ¿Cómo se comenzó a estudiar esta nueva ciencia?
  • 3. Manipulación de objetos nanometritos ¿Como podemos manipular estos objetos si son invisibles para nosotros?
  • Manipulación de objetos nanometritos
    • Una de las cuestiones más intrigantes cuando se trata de Nanociencia es como tornar posible la manipulación de estructuras tan pequeñas.
    • El 10 de agosto de 1982, un año después de su invención, la IBM consiguió la patente del Microscopio de Barredura por Tunelamiento Electrónico (STM).
  • Manipulación de objetos nanométricos
    • Para producir nanocomponentes los investigadores usan las técnicas Atomic Force Microscopy (AFM) y Scanning Tunneling Microscopy (STM), (para empujar y reunir estructuras átomo a átomo)
    • De un modo similar a la técnica fotolitográfica empleada para crear microchips, se puede trabajar a escala nanométrica usando rayos de electrones procedentes de microscopios específicos.
    • Estas herramientas son esenciales para construir moléculas en forma de balón de fútbol formadas por 60 átomos de carbono, que se combinan con otros tipos de átomos, como los de nitrógeno, para adquirir mayor fortaleza y elasticidad.
    • Una aplicación potencial de este tipo de componente puede ser revestir y proteger los discos duros, por ejemplo. Los tubos de carbono de cristal, también llamados nanotubos, son similares a los anteriores pero con miles de átomos. Combinando estos cilindros de distintas formas, tamaños y propiedades eléctricas, actúan como semiconductores que están siendo aplicados a componentes electrónicos como los transistores o las puertas lógicas de los ordenadores. También se están desarrollando nanocables de silicio.
  • Microscopio de Tunelamiento - (STM)
  • STM
  • Microscopio de Fuerza Atómica- (AFM)
  • AFM
    • Esquema del proceso de extracción de un átomo de una superficie. Por tunelamiento
    • Nanologo de la IBM
    • Proceso de escritura con átomos de Xe sobre una superficie de Zn mediante STM
  • Manipulación de objetos nanometritos
    • Las tecnologías que permiten la creación de nanoestructuras y la miniaturización se pueden agrupar en dos grandes familias: topdown (de arriba abajo) y bottom-up (de abajo a arriba). La ruta habitual en la fabricación de dispositivos electrónicos de tamaño cada vez menor se denomina top-down.
  • 4. Importancia y Aplicación de la Nanotecnologia en nuestro mundo Importancia para distintos campos de la ciencia
  • Importancia y Aplicación de la Nanotecnologia en nuestro mundo
    • Computación y alamacenamiento de datos
    • Materiales y Manufactura
    • Vida y Medicina
    • Energia y Medio Ambiente
    • Transporte
    • Seguridad Nacional
    • Exploración Espacial
    Nanotube-based biosensor for cancer diagnostics Biosensores Source: UC Berkeley
    • Biotecnología
    • Semiconductores
    • Nanotubos de carbono
    Importancia y Aplicación de la Nanotecnologia en nuestro mundo
  • LAS 10 APLICACIONES MAS PROMETEDORAS DE LA NANOTECNOLOGIA
    • Un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto, en Canadá, ha elaborado un informe en el que, tras consultar a 85 expertos en nanotecnología, se detallan los 10 campos que más pueden beneficiarse de estas tecnologías en países en vías de desarrollo
    • - Almacenamiento, producción y conversión de energía - Mejoras en la productividad agrícola - Tratamiento y remediación de aguas - Diagnóstico y cribaje de enfermedades - Sistemas de administración de fármacos - Procesamiento de alimentos - Remediación de la contaminación atmosférica - Construcción - Monitorización de la salud - Detección y control de plagas
  • Importancia y Aplicaion de la Nanotecnologia en nuestro mundo Vidrio para autos, Revestido con nanoparticulas de oxido de titanio que rigen la luz y repelen impurezas En televisores LCD, se usaran nanoparticulas de carbono en la espesura y en los tubos catódicos Chips y memorias para Pc`s, Existen ahora memorias del tamaño de un sello postal y con capacidad de 8 GB Minilabs, en la medicina, para un mejor control de salud. En la empresa Lab Now Inc. Analiza la sangre con mas rapidez
  • 5. Oportunidades y Retos Lo que hay hasta ahora hay y lo que se seguirá avanzando
  • 2002 2005 2010 2015 Biomimetics Radiacion resistente Computacion Molecular Nanoelectronica y Computacion Impacto en Transportacion Espacial, ciencias espaciales y ciencias terrestres . Dispositivo nanotecnologico Moleculas Biologicas Alamacenamiento de Ultra alta densidad RLV Componentes nanoelectronicos Europa Sub Robot Colonial Sensor Web Mission Complexity Compute Capacity h  e -
  • Nanosensores Impacto en Transporte espacial, Ciencias Espaciales, Astrobiologia 2002 2005 2015 1999 DSI RAX 2003 ISPP Missions too early for nanotechnology impact Biosensors Estacion espacial Europa Sub Robot Colonial en Marte Sensor Web 2020 Vibracion con Nanotubos Diagnostico con Sensores de propulsion Sensores Opticos Por vision Sintetica Nanopore for in situ biomark-sensor Multi-sensor Redes (Quimica, optica and bio) 2010 Sharp CJV Mission Complexity Sensor Capacity
  • 2002 2005 2010 2015 NANOTUBE COMPOSITES Materiales Multifuncionales Tacky Non-tacky temperature SELF-HEALING MATERIALS Nanomateriales Impacto en Ciencias Espaciales Materiales Auto - montaje Generation 3 RLV HEDS Habitats Nanotextiles Mission Complexity Strong Smart Structures RLV Cryo Tanks Production of single CNT CNT Tethers CNT = Carbon Nanotubes
  • 2002 2010 2020 2030 Biomimetics and Sistemas Bio-inspirados Impact on Space Transportation, Space Science and Earth Science Mission Complexity Biological Mimicking Embryonics Extremophiles DNA Computing Brain-like computing Self Assembled Array Artificial nanopore high resolution Mars in situ life detector Sensor Web Biological nanopore low resolution Skin and Bone Self healing structure and thermal protection systems Biologically inspired aero-space systems Space Transportation
  • NANOTECNOLOGIA ACTUAL Aparatos en nuestra vida cotidiana que tienen nanotecnologia
  • Componente nanometrico en un receptor de radio
    • Un grupo de investigadores de la Universidad de California en Irvine ha desarrollado y presentado el primer sistema de radio operativo en el mundo que recibe ondas de radio inalámbricamente y las convierte en señales de sonido a través de un detector nanométrico confeccionado con nanotubos de carbono
    • Unos ingenieros han demostrado cómo cultivar bosques de diminutos cilindros llamados nanotubos de carbono, sobre las superficies de chips de ordenador, para mejorar el flujo de calor en un punto crítico donde los chips se conectan a los dispositivos de enfriamiento conocidos como disipadores de calor.
    Bosques de nanotubos
  • LAVADORA CON TECNOLOGIA NANO SILVER
    • SAMSUNG INTRODUCE INNOVADORA TECNOLOGÍA SILVER NANO EN SU LÍNEA BLANCA  
    • La tecnología Silver Nano trabaja para crear un ambiente más sano en el hogar gracias a que elimina gérmenes en ropa, alimentos y aire.
  • Nokia Morph, muestra de nano tecnología en móviles
    • Nuevos materiales, gadgets que se transforman y casi sienten por sí solos.
    • Las ideas que se están desarrollando conjuntamente entre Nokia y Cambridge, llegarán a los productos de consumo no antes de 7 años, para el 2015 más o menos
  • Logitech revela un mouse “nano” para portátiles
    • La compañía con sede en Fremont, California, presentó un mouse inalámbrico basado en su modelo VX Revolution, que incluye la tecnología MicroGear Precision Scroll Wheel, aunque utiliza dos pilas AAA en lugar de una AA .
    • Se trata del periférico VX Nano , que incorpora un receptor USB muy pequeño , destinado a evitar las molestias causadas por los tradicionales puertos, ubicados generalmente en los laterales de las portátiles.
  • IBM inventó la nanoimpresión
    • IBM en Zurich se encuentra desarrollando una valiosa tecnología que en caso de ser exitosa realmente revolucionará el mundo de los dispositivos electrónicos
    • Se trata de una impactante impresora que podría imprimir a nanoescala, logrando la impresión de partículas pequeñísimas de sólo 60 nm, un número unas 100 veces menor que una célula roja del cuerpo humano. Sería algo así como una impresora de unos 100.000 dpi, es decir ese número de puntos por pulgada, algo que la vista humana no podría percibir
  • Créditos
    • Centro de Nanotecnologia de la NASA http://www.ipt.arc.nasa.gov
    • Memorias del X Simposium Nacional de Estudiantes, Arequipa, Perú, “ Nanociencia y Nanotecnologia, conociendo el nanomundo” por Lady Campos.
    • Portal de ciencia http://www.portalciencia.net/nanotecno/
    • IOP Nanotechnology http://www.iop.org
    • National Nanotechnology Initiative http://www.nano.gov/
    • http://www.nano.gov/
    • http://www.pcb.ub.es/crea/proyectos/ciencia/fasespro.htm
  • Muchas Gracias