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Centro de Nanociencias y Nanotecnología       UNAM-Campus Ensenada
Centro de Nanociencias y Nanotecnología                                       EducaciónInvestigación                      ...
Plan de la charla• Introducción: Las nanoestructuras, la  nanociencia y la nanotecnología.• Breve historia.• Las aplicacio...
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DEFINICIONESNanoestructuras: objetos de tamaño entre 1 y100 nanómetros.La nanociencia estudia las nanoestructuras ylos pro...
¿Qué tiene de especial la       nanoescala?Primero hablemos de las propiedades de los         materiales macroscopicos    ...
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Si pudiésemos seguir cortando                la moneda,                al llegar a los nanómetros nos                sorpr...
El uso de Nanoestructuras no es nuevoArtesanos de laedad media, no losabían, pero usaronnanopartículas deoro para colorear...
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En diciembre de 1959, Richard Feynman(premio Nóbel de Física en 1965), presentó suvisionaria charla “Hay suficiente espaci...
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• Feynman explicó que ninguna ley física      evitaba que se pudiese hacer cosas como      miniaturizar las computadoras.I...
• Escribir la información contenida en todos  los libros en un cubo del tamaño de una  partícula de polvo                 ...
y construir maquinaria con átomos y  moléculas.        Centro de Nanociencias y Nanotecnología               UNAM-Campus E...
• Sin embargo, Feynman estaba un poco  adelantado a sus tiempos. En ese  entonces no se tenían las herramientas  para el t...
Esto comenzó a cambier en      la década de los ochentaSe perfeccionaron instrumentosque ya existíanSe inventaron nuevosin...
Los microscopios                                            Resolución α λ                                            Luz ...
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Microscopios electrónicosUsa electrones en lugar de luz       Centro de Nanociencias y Nanotecnología              UNAM-Ca...
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Microscopio de tunelamiento     electrónico (STM)            1981       Centro de Nanociencias y Nanotecnología           ...
Se basa en el efecto túnel   (efecto  cuántico)            Centro de Nanociencias y Nanotecnología                   UNAM-...
Con el STM podemos ver los átomos   Cada punto brillante corresponde a un   átomo         Centro de Nanociencias y Nanotec...
Con el STM se pueden manipular o               mover átomo por átomoProf.Saw HlaU. Ohio               Centro de Nanocienci...
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APLICACIONES)   Centro de Nanociencias y Nanotecnología          UNAM-Campus Ensenada
Aparatos electrónicosUno de los grandes impulsores de la nanociencia y lananotecnología ha sido la industria de los semico...
O más grandesOLED   Centro de Nanociencias y Nanotecnología          UNAM-Campus Ensenada
Para los amantes de la musicaPara guardar la informacion(canciones)Se usa el efecto de laResitencia magneticagiganteUn mat...
Nuevos materiales  Centro de Nanociencias y Nanotecnología         UNAM-Campus Ensenada
Nanocatalizadores            El oro macroscópico es poco            reactivo            Metal noble                 Las na...
Celdas solares mas eficientes     flexibles y baratas       Centro de Nanociencias y Nanotecnología              UNAM-Camp...
Almacenamiento de Hidrógeno                                  Nanotubos de carbon                    Jaulas nanoscopicas de...
Diodos y láseresCentro de Nanociencias y Nanotecnología       UNAM-Campus Ensenada
Luz blancaLED Azul 1990sRojo Verde Azul                        Bombilla de luz blanca                                     ...
Computación, Nuevas tecnologías Silicio estirado                      Silicio “estirado”, la cual puede                   ...
Invisibilidad Centro de Nanociencias y Nanotecnología        UNAM-Campus Ensenada
Materiales invisibles                     Materiales artificiales o                     metamateriales                    ...
MEDICINA Centro de Nanociencias y Nanotecnología        UNAM-Campus Ensenada
Cancer                                          Crecimiento                                          anormal de           ...
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Tratamientos• Cirugía• Quimioterapia• Radioterapia• Se busca eliminar los tumores y las  células cancerosas               ...
Efectos secundarios•     La    quimioterapia    no solo    destruye las    células    cancerosas• sino también  las sanas ...
QUEMAR TUMORES CANCERIGENOS                                                               Iluminación IR-cercano (NIR)    ...
Experimento in-vitroSolamente con radiacion Solamente con las NP                    NP+IFInfrarroja                      C...
Nanomateriales                     para entrega de                     fármacos.                     Mejoras en:          ...
El abraxane fue el primertratamiento médico que utilizananoestructuras, diseñado paratratar el cáncer del seno.El abraxane...
SIGLO XVIII-XIXREVOLUCION INDUSTRIAL   Quién se benefició?   Gran Bretaña                  Centro de Nanociencias y Nanote...
SEGUNDA MITAD DELSIGLO XXREVOLUCION DE LAELECTRONICA Quién se benefició? Estados Unidos, Japón, Taiwán, Corea             ...
SIGLO XXILas Nanociencias yNanotecnología tienen el potencialde impactar prácticamente todoslos aspectos de nuestras vidas...
Quién se va a beneficiar?LATINOAMERICA?   Centro de Nanociencias y Nanotecnología          UNAM-Campus Ensenada
Lunes 10 de Octubre, 2 pmAcademia Venezolana de CienciasFisicas Naturales y Exactas                            Centro de N...
• Gracias por su atención• takeuchi@cnyn.unam.mx               Centro de Nanociencias y Nanotecnología                    ...
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1er conversatorio del ciclo b2011Importancia de la Nanociencia y la Nanotecnología

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Dictado por el Dr. Noburo Takeichi de la UNAM (México)
Correo: takeuchi@cnyn.unam.mx ; cienciapumita@hotmail.com
Lugar Universidad de los Andes Facultad de ciencias Auditorio A10
Día sábado, 08 de octubre

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1er conversatorio del ciclo b2011Importancia de la Nanociencia y la Nanotecnología

  1. 1. Importancia de la Nanociencia y la Nanotecnología Dr. Noboru Takeuchi Centro de Nanociencias y Nanotecnología Universidad Nacional Autonoma de Mexico Campus Ensenada Red Iberoamaricana "José Roberto Leite" de Divulgación y Formación en NanotecnologíaENANO 2011 Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  2. 2. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  3. 3. Centro de Nanociencias y Nanotecnología EducaciónInvestigación Posgrados:Nanoestructuras Física de Materiales CICESEMateriales Avanzados Ciencias e Ing. MaterialesNanocatálisis UNAMFisicoquímica de superficies Ciencias Fisicas UNAMFísica TeóricaBionanotecnología Pregrado Carrera de Nanotecnología Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  4. 4. Plan de la charla• Introducción: Las nanoestructuras, la nanociencia y la nanotecnología.• Breve historia.• Las aplicaciones Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  5. 5. Plan de la charla• Introducción: Las nanoestructuras, la nanociencia y la nanotecnología.• Breve historia.• Las aplicaciones Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  6. 6. ¿Qué quiere decir nano? Museo de Delicias Chihuahua Nano viene del griego y significa enano NANOTIRANOSAURIO REX Tiranosaurio enano Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  7. 7. ¿Qué es un nanometro? ¿ Un metro enano? Nanometro=¿Qué tan enano es 1metro/mil millonesun nano? 1metro/1 seguido por 9 ceros 1 milimetro dividido en un millon Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  8. 8. Para tener una idea del tamaño de un nanómetro:Diámetro de un cabello humano~75,000 nm,Diámetro de un glóbulo rojo~ 3,000 nmDiámetro del virus de lainfluenza ~ 200 nm Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  9. 9. DEFINICIONESNanoestructuras: objetos de tamaño entre 1 y100 nanómetros.La nanociencia estudia las nanoestructuras ylos procesos fundamentales que ocurren enescalas entre 1 y 100 nm.La nanotecnología aplicaciones de lananociencia en productos utiles.En muchas ocasiones se denominananotecnología a la habilidad de controlar lamateria átomo por átomo Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  10. 10. ¿Qué tiene de especial la nanoescala?Primero hablemos de las propiedades de los materiales macroscopicos Ejemplo: El Oro. Es un metal, buen conductor de la electricidad, maleable Dorado! Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  11. 11. mm micrasSi cortamos una moneda de oro a la mitad, suspropiedades no cambian. Media moneda es metálica,conductora, DORADA.Si repetimos el proceso, las cosas no cambianpodemos llegar hasta las micras sin que se modifiquenlas propiedades del oro. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  12. 12. Si pudiésemos seguir cortando la moneda, al llegar a los nanómetros nos sorprenderíamos: Oro nanoscopico Propiedades distintas!! Depende del tamaño No es doradoCentro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  13. 13. El uso de Nanoestructuras no es nuevoArtesanos de laedad media, no losabían, pero usaronnanopartículas deoro para colorear losvitrales. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  14. 14. Otro ejemplo lo encontramos más cerca de nosotros. Azul MayaEl azul maya es una pintura quefue usada muy frecuentemente enMesoamérica.Hoy se sabe que dicha pinturaestá formada por una mezcla deíndigo con una arcilla, la cualtiene cavidades de tamañosnanoscópicos.Las moléculas de índigo quedanatrapadas en dichas cavidades,creando una estructura que le da Pintura mural en Bonampak, Chiapas.al material su color y estabilidadcaracterísticos. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  15. 15. Lo realmente nuevo de las nanociencias y la nanotecnologíaLa habilidad para ver y manipular la materia anivel de nanoescala y entender las interaccionesa escala atómica. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  16. 16. INTERDICIPLINIDAD ECONOMIA BIOLOGIA QUIMICA NANOCIENCIA Y INGENIERIASSOCIOLOGIA NANOTECNOLOGIA FISICA ETICA MEDICINA Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  17. 17. Plan de la charla• Introducción: Las nanoestructuras, la nanociencia y la nanotecnología.• Breve historia.• Las aplicaciones Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  18. 18. En diciembre de 1959, Richard Feynman(premio Nóbel de Física en 1965), presentó suvisionaria charla “Hay suficiente espacio en elfondo (there is plenty of room at bottom)” Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  19. 19. “De lo que les quiero hablar es del problemade manipular y controlar cosas en la escalade lo pequeño…” dijo. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  20. 20. • Feynman explicó que ninguna ley física evitaba que se pudiese hacer cosas como miniaturizar las computadoras.IBM 705 42,000 sumas o 5000multiplicaciones en un segundo Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  21. 21. • Escribir la información contenida en todos los libros en un cubo del tamaño de una partícula de polvo Micron 16Gb chip Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  22. 22. y construir maquinaria con átomos y moléculas. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  23. 23. • Sin embargo, Feynman estaba un poco adelantado a sus tiempos. En ese entonces no se tenían las herramientas para el trabajo que sugería. Ninguna de las técnicas de manufactura que permitían fabricar dispositivos muy pequeños, podían operarse en la nanoescala.• No solamente no se podían manipular átomos o moléculas individuales sino tampoco era posible observarlos. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  24. 24. Esto comenzó a cambier en la década de los ochentaSe perfeccionaron instrumentosque ya existíanSe inventaron nuevosinstrumentos. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  25. 25. Los microscopios Resolución α λ Luz visible λ ~3800-7800 Å Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  26. 26. Microscopios electrónicos Usa electrones en lugar de luzMicroscopio Electrónico de Transmisión Nanoestructuras de 0D Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  27. 27. Microscopios electrónicosUsa electrones en lugar de luz Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  28. 28. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  29. 29. Microscopio de tunelamiento electrónico (STM) 1981 Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  30. 30. Se basa en el efecto túnel (efecto cuántico) Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  31. 31. Con el STM podemos ver los átomos Cada punto brillante corresponde a un átomo Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  32. 32. Con el STM se pueden manipular o mover átomo por átomoProf.Saw HlaU. Ohio Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  33. 33. Plan de la charla• Introducción: Las nanoestructuras, la nanociencia y la nanotecnología.• Breve historia.• Las aplicaciones Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  34. 34. APLICACIONES) Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  35. 35. Aparatos electrónicosUno de los grandes impulsores de la nanociencia y lananotecnología ha sido la industria de los semiconductores,la cual busca y ha permitido la fabricación de aparatoselectrónicos cada vez más pequeños. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  36. 36. O más grandesOLED Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  37. 37. Para los amantes de la musicaPara guardar la informacion(canciones)Se usa el efecto de laResitencia magneticagiganteUn material no magnéticoentre dos materialesmagnéticosde grosores en losnanómetros. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  38. 38. Nuevos materiales Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  39. 39. Nanocatalizadores El oro macroscópico es poco reactivo Metal noble Las nanopartículas de oro son muy reactivas Catalizadores CO + O2 → CO2 + O Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  40. 40. Celdas solares mas eficientes flexibles y baratas Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  41. 41. Almacenamiento de Hidrógeno Nanotubos de carbon Jaulas nanoscopicas de materiales organometalicos Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  42. 42. Diodos y láseresCentro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  43. 43. Luz blancaLED Azul 1990sRojo Verde Azul Bombilla de luz blanca Equivalente 75-100 watts Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  44. 44. Computación, Nuevas tecnologías Silicio estirado Silicio “estirado”, la cual puede aumentar la velocidad del flujo de electrones en 70%, incrementando de esta forma la velocidad de los dispositivos y reduciendo el consumo de energía. Uso de pozos cuánticos: nanoestructuras en 2 dimensiones. Circuitos con nanotubos de carbón. Uso del Spin del electrón para almacenar información: Espintrónica y Computación cuántica. Germanio Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  45. 45. Invisibilidad Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  46. 46. Materiales invisibles Materiales artificiales o metamateriales Para fabricar materiales invisibles a la luz visible deben de ser nanoestructuras Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  47. 47. MEDICINA Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  48. 48. Cancer Crecimiento anormal de ciertas celulas Formacion de tumoresCentro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  49. 49. Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  50. 50. Tratamientos• Cirugía• Quimioterapia• Radioterapia• Se busca eliminar los tumores y las células cancerosas Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  51. 51. Efectos secundarios• La quimioterapia no solo destruye las células cancerosas• sino también las sanas Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  52. 52. QUEMAR TUMORES CANCERIGENOS Iluminación IR-cercano (NIR) (808 nm, 4W/cm2, 3 minutos) Nanopartículas de silica recubiertas de oro Modificación de las nanopartículas con PEG. Tamaño: 130 nm.O´Neal D.P., Hirsch L.R., Halas N.J., Payne J.D., West J.L., Cancer Letter, 209:171-6, 2004 Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  53. 53. Experimento in-vitroSolamente con radiacion Solamente con las NP NP+IFInfrarroja Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  54. 54. Nanomateriales para entrega de fármacos. Mejoras en: Eficacia Reducción de dósis y efectos adversosCentro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  55. 55. El abraxane fue el primertratamiento médico que utilizananoestructuras, diseñado paratratar el cáncer del seno.El abraxane utiliza nanopartículasde la proteína albúmina paraencapsular el fármaco paclitaxel yse introduce al cuerpo por mediode inyecciones.Sin encapsularse, el paclitaxelrequiere del uso de solventes queproducen efectos secundarios muyfuertes como anemia Centro de Nanociencias Ensenada y naúseas.y Nanotecnología UNAM-Campus
  56. 56. SIGLO XVIII-XIXREVOLUCION INDUSTRIAL Quién se benefició? Gran Bretaña Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  57. 57. SEGUNDA MITAD DELSIGLO XXREVOLUCION DE LAELECTRONICA Quién se benefició? Estados Unidos, Japón, Taiwán, Corea Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  58. 58. SIGLO XXILas Nanociencias yNanotecnología tienen el potencialde impactar prácticamente todoslos aspectos de nuestras vidas.Se piensa que estamos ante unanueva revolución tecnológica.Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  59. 59. Quién se va a beneficiar?LATINOAMERICA? Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  60. 60. Lunes 10 de Octubre, 2 pmAcademia Venezolana de CienciasFisicas Naturales y Exactas Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada
  61. 61. • Gracias por su atención• takeuchi@cnyn.unam.mx Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM-Campus Ensenada

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