Nanotubos

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Especifica que son los nanotubos

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Nanotubos

  1. 1. E N LA E RA DE LA NA NOTE C NOLOGÍA ¿ Y NOS OTROS QUE ? M. S c. J OS E ROB E RTO A LE GRIA C OTO Dpto. de Desarrollo Científico y Tecnológico ralegria@conacyt.gob.svAuditorium del Museo de Ciencias 16 de Marzo de 2005Stephen W. Hawkings 6:30-8:00 p.m.
  2. 2. OBJETIVOS • Estimular el interés sobre el impacto que tendrán las tecnologías convergentes en los  próximos 10 años en la actividad humana. • Estimular el interés sobre la necesidad que se tiene en el país de contar con recurso humano creativo que pueda utilizar el conocimiento de las tecnociencias para resolver problemas del desarrollo sostenible en este siglo XXI.
  3. 3. CAMBIO SOCIAL DE PARADIGMAS En las últimas dos décadas del siglo pasado,se acentuó la declinación del modelo de lasociedad industrial con el capital y lasmáquinas como principales factores deproducción (en donde, se podía comprartecnología llave en mano y tener éxitoempresarial), y está surgiendo la sociedaddel conocimiento, caracterizada por laaplicación intensiva del saber en todos losórdenes de la vida.
  4. 4. SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO Característica de la Sociedad del Conocimientoes de que “la constante es el cambio”.El conocimiento en este siglo XXI se manifiestapor el volumen, velocidad y ubicuidad en lageneración de información científica y su aplicacióninmediata para el cambio tecnológico, esto abrenuevos retos, oportunidades y generaposibilidades reales de usar los conocimientoscientíficos y tecnológicos para acortar la brechaentre los países desarrollados y los que estánen vías de desarrollo.
  5. 5. SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO  Al irnos introduciendo en el mundo de la sociedad del conocimiento, nos estamosdando cuenta que éste es “un mundoen donde el grande no se come alchico, sino que el rápido se come allento” Klaus Schaw, Presidente del Foro Económico Mundial
  6. 6. TECNOLOGÍAS CONVERGENTES En la primera década del siglo 21, se va unificar la ciencia basado en la unidad de la naturaleza (materiales) y la integración de la tecnología en el nivel de la nanoescala.http://itri.loyola.edu/Converging Tecnologies/
  7. 7. TECNOLOGÍAS CONVERGENTESLa convergencia tecnológica serefiere a la combinación sinérgicade Nanotecnología, Biotecnología,Tecnologías de la información y Cienciadel Conocimiento, en los campos de la cienciay de la tecnología:i) nanociencia y nanotecnología;ii) biotecnología y biomedicina, incluyendoingeniería genética;iii) tecnología de la información, incluyendocomputación avanzada y comunicaciones;iv) ciencia del conocimiento, incluyendoneurociencia cognoscitiva.
  8. 8. PREFIJOS DE MEDIDAS 1 Milímetro =10 m -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
  9. 9. NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA: ¿QUÉ SON?La nanociencia se dedica alestudio de las propiedades de losobjetos y fenómenos a escalananométrica (un nanómetro es lamil millonésima parte de un metro).La nanotecnología trata de lamanipulación “controlada” yproducción de objetos materiales,instrumentos, estructuras ysistemas a dicha escala. Lananociencia y la nanotecnologíason ejemplo de (nano)tecnociencia.
  10. 10. NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA: ¿QUÉ SON?El término de “nanotecnología”,es más empleada que el de“nanociencia”. El ámbito de laescala de trabajo que abarca,usualmente va desde 1 a 100nanómetros.La nanotecnología opera a nivel atómico ymolecular, pero en principio nada impide que elnivel de operación descienda hasta laspartículas subatómicas, los “ladrillos deluniverso”.
  11. 11. NANOTECNOLOGÍA“La Nanotecnología esparticularmente importantepara los países en desarrollo,debido a que involucra poca labor,tierras o mantenimiento; es altamenteproductiva y barata; y sólo requieremodestas cantidades de materiales yenergía”De Innovation: applying knowledge in development, report ofthe UN Millennium Project, Task force on Science, Technology and Innovation, 2005. 
  12. 12. NANOTECNOLOGÍARichard Feynman, teórico cuántico yPremio Nobel, en 1959 fue el primero enhablar de nanotecnología, en su libro“Plenty of Room at the Bottom”, en dondeexamino el infante campo de la ciencia delos materiales. Eric Drexler, en 1981,publicó el primer trabajo científico sobrenanotecnología molecular, en 1986publicó “Ingenios de la creación” y en1991 recibió el único doctorado del MITen el campo de la nanotecnología.
  13. 13. PENSAR DIFERENTE: NANO PIONERO Richard Feynman Foto de Archivo del Instituto de Tecnología de California. “¿Qué pasaría si nosotros pudiéramos arreglar los átomos uno por uno de laRichard P. Feynman manera en que nosotros losPremio Nobel en Física (1965) por su trabajo queremos?”fundamental en electrodinámica cuántica, Richard P. Feynmancontribución de profundas consecuencias para la en: (1960)física de partículas elementales. “En el cuarto hay fondo   http://www.nano.org.uk/people.htm suficiente”
  14. 14. NANOTECNOLOGÍAA la escala nanométrica, no aplican lasreglas ordinarias de la Física y laQuímica. Las características de losmateriales tales como el color, fuerza,conductividad y reactividad, puedendiferir sustancialmente entre lananoescala y lo macro.Nanotubos de carbono son 100veces más fuertes que el aceropero seis veces más ligeros.
  15. 15. NANOTECNOLOGÍALa Nanotecnología es aclamada por tener elpotencial de incrementar la eficiencia delconsumo de energía, ayudar a limpiar elambiente, y solucionar los principalesproblemas de salud. Se ha dicho que escapaz de incrementar masivamente laproducción manufacturera a costossignificativamente más reducidos.Los productos de la nanotecnología puedenser más pequeños, baratos, ligeros y másfuncionales y requieren menos energía ymenos materias´primas para fabricarlos.
  16. 16. APLICACIONES DE LANANOTECNOLOGÍAi) herramientas (para ver, manipular e ingeniar en el nivel atómico);ii) materiales (por las diferentespropiedades que manifiestan);iii) dispositivos (para el funcionamiento corporal y laser avanzados);iv) técnicas para construirestructuras a nanoescala(autoensamblamiento, nanolitografía);
  17. 17. APLICACIONES DE LANANOTECNOLOGÍAv) tecnología electrónica y deinformación (incremento del poder de lacomputación en pequeño espacio a bajocosto);vi) ciencias de la vida (habilidad paratrabajar en la escala de los sistemasbiológicos);vii) energía, procesos, medio ambiente (catálisis, fuentes energéticas limpias).
  18. 18. 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
  19. 19. MERCADO MUNDIAL DE UN TRILLON US $ DÓLARESLa NSF (2001), en Societal Implications of Nanoscience and Nanotechnology(http://itri.loyola.edu/nano/NSET.Societal.Implications/) estima, que en 10 a 15 años, elmercado mundial de productos y servicios nanotecnológicos andará por el orden delTRILLÓN de dólares anuales.Manufactura, se estima que los procesos y materiales nanoestructurados incrementensu impacto en el mercado en cerca de 340 mil millones.Electrónica, la proyección es alrededor de los 300 mil millones para la industria delos semiconductores y la misma cantidad en venta global de circuitos integrados.Transportación, los nanomateriales y dispositivos nanoelectrónicos produciránvehículos ligeros, rápidos y seguros; y a un menor costo, más durables y confiables,carreteras, puentes, autopistas, cañerías y sistemas de rieles; en donde sólo los productosaeroespaciales tienen un mercado proyectado de cerca de 70 mil millones dedólares.Plantas químicas, los catalizadores nanoestructurados con aplicaciones en el petróleoy en los procesos de la industria química se estima impacto anual de 100 mil millones.
  20. 20. MERCADO MUNDIAL DE UN TRILLON US $ DÓLARESFarmacéutica, cerca de la mitad de todala producción puede depender de la nanotecnología,superando los 180 mil millones.Nanovectores para la liberación de fármacos anti-cancer y agentes para el contraste de imágenes.Arreglos de nanotubos y nanocantilevers están entrelas apróximaciones lideres para la detección tempranade lesiones precancerosas y malignas de los fluidosbiológicos (Nature Reviews Cancer, vol. 5. March 2005).La técnica de las Nanoparticulas detecta proteínasrelacionadas con Alzheimers, al medir laconcentración de los ligandos difusibles β-amiloides enel fluido cerebroespinal http://nanotechweb.org/articles/news/4/2/1?alert=1
  21. 21. INICIATIVA DE NANOTECNOLOGÍA NACIONAL  Gasto gubernamental 2002, en el Lejano Este Japón $ 650Iniciativa de Nanotecnología Nacional (NNI) una China $ 200alta prioridad. Admon. Busch aumentó los Taiwan $ 150fondos de $ 604 millones en 2002 a US $ 849millones en 2004. Un tercio de los fondos de Corea $ 150investigación de las firmas de US basadas en Singapur $ 40ciencia son para nanotecnología. (SciDevNet, 2004. Todo el mundo $ 2.000Nanotechnology Quick Guide). CMP Científica, jul. 2002. “Lo que he venido a entender es que en la ciencia y tecnología, pocas cosas actualmente, podrían ser más grandes que la nanotecnología – por su potencial para revolucionar la investigación científica e ingeniería, mejorando la salud y sosteniendo nuestra economía.“ (Representante-NY), Comité de Ciencias del Senado, autorizó $ 3.700Sherwood Boehlert millones para la NNI. G. Bush firmó la ley en dic. de 2003, para impulsar la investigación en nanotecnología los próximos cuatro años.
  22. 22. SITUACIÓN DE LA NANOTECNOLOGÍA EN PAÍSES EN VÍAS DE DESARROLLOEstado País Actividad Nanotecnológica EjemploAl • China • Estrategia e iniciativa Nacional de China: Centro Nacional para Nanociencia yfrente • Corea Nanotecnología. Nanotecnología. Ensayos clínicos de andamiosde la del Sur • Programa de fondos de gobierno para de hueso nanotecnológicos.carrera • India Nanotecnología Nacional. Corea del Sur: Programa de Desarrollo de la • Patentes de nanotecnologías. Nanotecnología. Primer prototipo de despliegue • Productos en el mercado o en desarrollo. de emisión de campo de nanotubos de carbono. • Presencia de instituciones de India: Iniciativa de C&T en nanomateriales (NSTI). Comercialización de nanopartículas investigación en nanotecnología. liberadoras de medicamentos.A Tailandia • Fondos de gobierno para el desarrollo de Tailandia: Centro de Nanociencia ymedia Filipinas la nanotecnología. Nanotecnología. Universidad de Mahidol.vía Sudafrica • Algunas formas de soporte del gobierno Filipinas: Proyecto optoelectónico. Universidad Brasil (fondos de investigación). de Filipinas/INTEL. Chile • Limitada participación de la industria. Sudafrica. Iniciativa de Nanotecnología (SANi). • Presencia de algunas instituciones de Brasil: Inst. de Nanociencia. Univ. Minas Gerais. investigación. Chile: Grupo de Nanotecnología. Universidad Pontificia Católica de Chile.En el Argentina • Organización nanotecnología específica. Argentina: Grupo de Investigación deinicio México • Fondos no establecidos. Nanociencia, Centro Atómico Bariloche e • Industrias no establecidas. Instituto Balseiro. http://www.nanotechweb.org/articles/society/3/1/1/1
  23. 23. LABORATORIO DE NANOTECNOLOGÍA DE COSTA RICAEl Laboratorio Nacional de Nanotecnología,Microsensores y Materiales Avanzados(LANOTEC), inaugurado en Costa Rica, sept. 2004.LANOTEC realizará investigación avanzada y haráalianzas estratégicas con la industria de alta tecnologíanacional e internacional y será un Laboratorio deaprendizaje.Su actividad se inició con dos proyectos: i) “Diseño yconstrucción de microsensores”, ii) “Investigación yconstrucción de nanotubos de carbono” que tendrá lacolaboración de Jeannette Benavides, costarricense,Directora del Proyecto de Nanotubos de Carbono de laNASA, que ha establecido un método que reduce elcosto de producción de US $ 300 a US $ 1 por gramo.
  24. 24. LABORATORIO DE NANOTECNOLOGÍA DE COSTA RICA El Centro Nacional de Alta Tecnología (CENAT) es la Institución que hospeda a LANOTEC en un local de 300 m2. La inversión inicial de LANOTEC fué de US $ 50.000 y está siendo equipado con unoscientos de miles de dólares adicionales. Lasinstalaciones tienen un cuarto de ultra limpieza,requerido para la investigación de alta tecnología demateriales, cuenta con microscopios electrónicos, defuerza atómica (AFM) y otros.La construcción de LANOTEC y la compra del equipofue financiado por la Fundación para la Cooperaciónde los Estados Unidos de América y Costa Rica,Fondos de incentivos del Ministerio de C&T, y por laFundación Pro-CENAT.
  25. 25. HERRAMIENTAS PARA VER Y MANIPULARLOS INGENIOS NANOTECNOLÓGICOSIlustración esquemática de Microscópio de Barrido deun Microscópio de Barrido Tunel (STM) es una técnica Microscópio de Fuerzade 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 llamadoscolectivamente como Microscopios Microscopios Sondas deSondas de Barrido pueden mover Barrido son una familia deátomos, y son dispositivos no mayores instrumentos usados paraque un mouse que se enchufa a un medir propiedades depuerto USB de una computadora. superficies.
  26. 26. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ)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) www.nanosurf.ch/
  27. 27. EXPLORANDO EL NANOMUNDO CON LEGO®Microscopio de Sonda de Barrido (SPM): Serie de Fuente del laser Fotodiodos Interacción entre la punta y la superficie Detalles de la plataforma de construcción superficie PRINCIPIO GENERAL DE LA MICROSCOPÍA DE FUERZA: Las fuerzas entre la superficie y la punta del cantilever lo inclinan causando que la punta sea desviada hacia arriba y hacia abajo. La desviación del cantilever cambia la posición de haz de láser que se refleja fuera de la punta del cantilever hacia una serie de fototodiodos. El movimiento del haz se rastrea por los fotodiodos y se usa para calcular la desviación del cantilever. mrsec.wisc.edu/edtcLEGO/PDF files/2-1app.PDF
  28. 28. EXPLORANDO EL NANOMUNDO CON LEGO®Microscopio de Fuerza Atómica (AFM):Construcción de un cantilever Detalles de la plataforma de construcción Modelo completado Montaje de la fuente de luz mrsec.wisc.edu/edtcLEGO/PDF files/2-1app.PDF
  29. 29. Proyecto educativo “NanoKids”Dr. James Tour, Professor of Chemistry en Rice University.El concepto visual de los “NanoKids” usa formasuniversalmente reconocidas que exhiben característicashumanas para incrementar el conocimiento del público acercadel mundo nanométrico, de las investigaciones y tecnologíasmoleculares que se expanden rápidamente en el mundo, busca:• Instruir, motivar y entretener;• Incrementar comprensión de la materia al nivel molecular del estudiante de Química, Física, Biología y de ciencia;• Proveer a los maestros con material didáctico para la enseñanza-aprendizaje sobre la nanotecnología;• Demostrar que el arte y la ciencia se pueden combinar para facilitar el aprendizaje de los estudiantes con distintos estilos e intereses;• Generar interés en la nanotecnología para promover la participación y financiamiento de investigaciones en esta área.http://cohesion.rice.edu/naturalsciences/nanokids/mission.cfm?doc_id=3738
  30. 30. PROPUESTASEs de urgencia para el paísapostarle a una Política deNación de Ciencia y deTecnología, que identifiquelos nichos de conocimientoa ocupar, y promueva la adquisición deinfraestructura necesaria y la formaciónde recursos humanos con capacidad deinvestigar, desarrollar y aprovechartecnologías que ayuden a mejorar lacalidad de vida de los salvadoreños.
  31. 31. PROPUESTASLas universidades deben iniciar laformación de recursos humanos entecnologías emergentes.Para esto tienen que: romper con los moldestradicionales de pensamiento; analizar elpotencial que representa para nuestro país elacceso al conocimiento de las tecnologíasemergentes; pensar en el futuro de la vida denuestros hijos, nietos y de las generacionessiguientes; e insertar la acción como partede procesos de mediano y largo plazo (que seconstruyen desde ya, en el día a día).
  32. 32. PROPUESTASHay que identificar y generar mecanismosque permitan difundir información a lospadres de familia, sobre avances y desarrollode la ciencia y la tecnología, de utilidad en la educacióninicial de sus hijos; proporcionarles guías para queayuden a sus hijos a introducirlos en los conceptos dematemática, ciencias, ingenierías y de nanoescala, yque les permita hablarles de las implicaciones socialesy éticas que los nuevos conocimientos de la ciencia ylas transformaciones tecnológicas tendrán sobre elbienestar futuro de la población en general.
  33. 33. PROPUESTASEn el marco de la Consulta Nacional para laElaboración del Plan de Educación 2021, deberíaquedar como objetivo explícito, principalmente enla educación parvularia y en la básica, “estimular almáximo el potencial de la capacidad imaginativay por ende la creatividad de cada niño, medianteun entorno educativo que le facilite el acceso alaprendizaje de acuerdo a su preferencia”, en labúsqueda de la conformación de una cultura de lainvención humana, proclive al diseño de inventivasinnovadoras, para resolver los problemas relativos alámbito en que cada individuo se desempeñe.
  34. 34. REFLEXIÓN FINAL“Más que la riqueza contenida en los recursosnaturales con que se cuente, son más valiosas lasmentes, para generar y darle utilidad alconocimiento, y los países que no se interesen endarle a sus recursos humanos una adecuadaformación en ciencias naturales,matemática e ingenierias,manteniendo su creatividad basedel diseño y fuente de innovación,no podrán sustentar su desarrollo ycondenaran a ésta y a las proximasgeneraciones de sus ciudadanos avivir en la ignorancia y la pobreza”
  35. 35. DE ACUERDO CON LA PERCEPCION DE LA REALIDAD QUE TENGAMOS¿CUÁLES DEBERÍAN SER LASACCIONES QUE SE DEBERÍAN HACEREN EL PAÍS, PARA PREPARARNOS AENFRENTAR ESTE SIGLO XXI YSACARLE PROVECHO A LANANOESCALA?
  36. 36. www.conacyt.gob.svEspero que mi participación pueda servir parareflexionar sobre el tema expuesto y sobre elpapel que debamos asumir para ser agentesde cambio, en función de lograr que ennuestro país se inicie el proceso para llegar aser una “Sociedad del Conocimiento”.Muchas gracias por su atención.AtentamenteROBERTO ALEGRIA ¿Preguntas oralegria@conacyt.gob.sv comentarios?

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