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• Bảo Diana

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Taller de aprendizaje N2 Evaluar propiedades fisicoquímicas de los materiales de acuerdo con características a nanoescala de la materia.

1.

NANOMATERIAL

PUNTOS CUANTICOS

NANOTUBOS DE CARBONO

FULLERENO

FECHA DE FABRICACION, SINTESIS O DESCUBRIMIENTO Fue descubierto por vez primera en una matriz de vidrio y en soluciones coloidales a partir de 1981 por los científicos rusos Aleksey Ekimov y Alexander Efros.  1952 Primera imagen de nanotubos de carbono, publicada en el Journal of Physical Chemistry of Russia.  1991 Descubrimiento oficial por Iijima (MWCNT).  1993 descubrimiento del primer nanotubo monocapa (SWCNT).  1991-2000 Producto de interés principalmente académico.  2000-2005 Se investiga su uso industrial.  2005-2010 Desarrollo de aplicaciones industriales (proyectado).  2010 Gran desarrollo de aplicaciones integradas a productos (proyectado). 1985 en un experimento que consistió en hacer

DIMENSION

CARACTERISTICAS

APLICACIONES

Pueden contener de 100 a 100.000 atomos con un diámetro total de particula de 2 a 10nm.

Posee movimiento en 3 dimensiones, tienen aspecto de pastilla plana o están disuelto en liquidos

Optoelectronica, biomedicina, paneles solares experimentales, sistemas de iluminación con rendimiento mas eficiente.

Su diámetro es del tamaño del nanómetro, su longitud puede llegar a ser de 105 nm.

1.Pueden considerarse unidimensionales. 2.Electricas: Comportamiento semiconductor o superconductor 3.Mecanicas: Pueden deformarse notablemente y mantener un régimen elástico. 4.Conductividad térmica.

Sensores biológicos y químicos para detectar sustancias contaminantes, la administración de fármacos o las pilas de combustible.

1nm pero pueden llegar a medir hasta casi 10nm

Son estructuras huecas, se pueden formar en la

Medicina: fijador de antibióticos específicos en su estructura para

incidir un rayo láser sobre un trozo de grafito.

El enlace químico y la estructura del grafeno se describieron en la década de los 30.

La longitud de los enlaces carbonocarbono es de aproximadamente 142 pm (picómetros)

naturaleza como consecuencia de fuegos o rayos, se deforman, pero regresan a tu estado inicial cuando la presión a la que están sometidos disminuye. Alta conductividad térmica.

atacar bacterias resistentes y ciertas células cancerígenas.

Alta conductividad eléctrica.

Superbaterias eléctricas

Alta elasticidad (deformable). Alta dureza (resistencia a ser rayado). El grafeno es aproximadamente 200 veces más resistente que el acero, similar a la resistencia del diamante, pero es muchísimo más ligero. GRAFENO

Es más flexible que la fibra de carbono, pero igual de ligero. La radiación ionizante no le afecta. Presenta un bajo efecto Joule (calentamiento al conducir electrones). Para una misma tarea el grafeno consume menos electricidad que el silicio. Es capaz de generar electricidad por exposición a la luz solar.

Uso en células solares debido a sus características electrónicas. Cables de alta velocidad

Pantallas táctiles flexibles. El oxido de grafeno actúa como agente anticancerígeno que se dirige directamente a las células cancerosas.

NANOSHELL

Descubierto por la Profesora Naomi J. Halas y su equipo en la universidad Rice en el 2003

J. Am. Chem (1968) FLUORENO

Fue usado por primera vez en 1977

Los microcanales tienen sección transversal rectangular y son 300 micras de ancho, 155 m de profundidad, y 0,45 m de largo. de 4 a 7 anillos aromáticos, fracción C22-C40

La tendencia o magnitud típica del diámetro es de 10 a 20 nanómetros y la de su longitud es de 10 veces o más la de su diámetro

El grafeno es un material prácticamente transparente. Es muy denso Nano partícula esférica que consta de un núcleo dieléctrico que está cubierto por una cáscara metálica delgada. Son insolubles en agua. Su punto de ebullición es 298°C y de congelación 114°C Viscosidad: nivel de nanocelulosa baja hace que la viscosidad sea poca Ha demostrado ser mas resistente que el aluminio Son increíblemente ligeras, superfuertes, y conducen electricidad.

NANOCELULOSA

Detección de inmunoglobulina en la sangre y la terapia térmica para eliminar células tumorales.

Se utilizan para hacer tintes, plásticos y pesticidas.

Elaboración de pantallas electrónicas flexibles, partes móviles para computadoras, armas livianas y vidrios blindados. Reemplaza el material metálico en la fabricación de automóviles y todo tipo de plástico no orgánico ya que, no solo es más ecológico, si no que posee mejores propiedades mecánicas. En la elaboración de baterías que se recargan al ser dobladas. Por ser fuerte y ligero se puede elaborar un gel ultrabsorbente capaz de soportar 10 mil veces su propio peso, sustituyendo los tampones y toallas femeninas.

PELICULAS DELGADAS

Se utilizaron inicialmente con fines decorativos. En el siglo XVII

10 a la -7 mm hasta varias micras 10 a la 3 m.

La capa de material en el rango de fracciones de nanómetro hasta

En la construcción de superficies bidimensionales, para el almacenamiento magnético de datos y

varios micrómetros de espesor.

sensores de campo magnético. En la fabricación de celdas fotovoltaicas y colectores térmicos solares, para el aprovechamiento de la energía solar. En la fabricación de pantallas monitores, para la comunicación visual entre humanos y entre estos y sus máquinas. En la fabricación de sensores químicos, luminosos.

En 1953

Entre 1 y 200nm

Son hoyos que pueden ser creados de manera sintética por proteínas o como huecos en materiales sintéticos como los silicatos o el grafeno.

NANOPOROS

En el año 1985 se descubrieron. En 1996 Harry Koto recibió un premio Nobel por el descubrimiento de nanopartículas.

NANOFIBRAS

Diámetro inferior a 500nm

Fibra polimérica, consiste en el hilado en el que un polímero fundido o en solución se hace pasar por una boquilla a cierta velocidad y temperatura.

En el mundo de la biología es la posibilidad de secuenciar el ADN. La idea radica en utilizar nanoporos de estado sólido que mediante el uso de cargas, dirigen cadenas de ADN a través del poro Se aprovechan factores como solubilidad, cargas electrostáticas y conductividad para identificar a las moléculas. La baja densidad y elevado volumen de los poros hacen a estos materiales apropiados para dispositivos biomédicos como el sistema de liberación controlada de fármacos o la obtención de cosméticos Muchos cirujanos utilizan injertos textiles bordados a máquina para favorecer la reparación de nervios y músculos.

2004

Es un derivado del grafeno

Flexibles, pesan poco y son muy resistentes. Son aislantes

GRAFANO

1988

Entre 1,5 y 13,5 nm

Macromolécula tridimensional de construcción arborescente.

Este compuesto se ha propuesto para el almacenamiento de hidrógeno. La hidrogenación disminuye la dependencia de la constante de red respecto a la temperatura, lo que indica una posible aplicación en instrumentos de precisión. Agente activador de superficies Catalizadores Modificador de viscosidad sensor al responder a estímulos (disolventes químicos y luz)

DENDRIMERO

Termoplástico Nuevos materiales eléctricos Aplicación en medicina farmacia. 2. presente claramente 3 problemáticas actuales que puedan ser solucionadas usando

nanomateriales. Explique qué tipo de nanomaterial usaría y cuál sería el beneficio obtenido. Diligencie dicha información en el siguiente cuadro:

PROBLEMÁTICA Contaminación del ambiente por pesticidas agricolas

NANOMATERIAL Nanocapsulas - Fluoreno

Disminución de la tasa de mortalidad por detección tardía del cáncer.

Nanoshell, nanochips

BENEFICIO Creación de pesticidas a través del fluoreno y encapsularlos en las “nanocapsulas” para que se deposite controladamente sobre la planta y no tener que esparcirla por el ambiente afectando también a quien esta realizando el proceso. Los nanochips permitirán detectar biomarcadores cancerígenos en una etapa temprana y con la ayuda de los

Crear pañales ecológicos para disminuir la contaminación.

Nanocelulosa

(Porblemática igualmente abierta para tampones y toallas higienicas)

Nanoshells se podrán combatir células tumorales aumentando la expectativa de vida del paciente. Es un material ecológico, barato, más absorbente y. ayudará a la disminución de la contaminación. En las ultimas décadas los pañales han sido igual o peor de contaminadores que los plásticos. En promedio un bebe esta usando entre 3 a 6 pañales diarios.

3. ENUNCIADO

“…Deberíamos empezar a aprender a construir no siempre desde arriba hacia abajo sino lo contrario…”

“…Gracias a las propiedades de resistencia a la tracción de los nanotubos, tenemos la posibilidad de revolucionar la ingeniería civil…”

DE PUNTO DE VISTA DE HAROLD PUNTO PERSONAL KROTO

VISTA

Cuando alguien habla acerca de nanotecnología sin acabar de entender el concepto, muchas veces piensa en cosas muy pequeñas, partículas diminutas, y luego empieza a pensar en los peligros que entrañan dichas partículas minúsculas. Sin embargo, si reflexionamos sobre la propia vida, la vida es un ensamblaje átomo a átomo, molécula a molécula, de células, que a su vez luego se organizan en un organismo complejo. Si queremos saber cuáles son las posibilidades para el futuro, la vida y la biología molecular nos demuestran lo complejo que puede ser un sistema construido desde una perspectiva ascendente: de abajo arriba.

Podemos crear infinidad de cosas partiendo desde lo básico y haciendo uso de la nanotecnología para la generación de estructuras nuevas con características únicas que ayudaran a la fabricación exclusiva de objetos, sin riesgos de tener incertidumbre por los posibles errores ya que será una producción desde cero y específicamente como nosotros la deseemos de acuerdo a las necesidades de lo que vayamos a construir.

Probablemente podríamos construir puentes tan resistentes que no se vinieran abajo en caso de terremoto, o aviones tan ligeros y potentes que, incluso si fallaran los motores, seguirían planeando durante distancias

En el siglo en el que estamos y con tantos avances tecnológicos, tenemos todas las herramientas necesarias para ir mas allá con los procesos de investigación para la implementación de nuevas tecnologías, nuevos

En conclusión, podemos crear nuestros propios materiales desde cero añadiéndole las propiedades deseadas.

“…Nos enfrentamos a problemas acuciantes de sostenibilidad, de supervivencia, e intentamos forjar una sociedad que dependa menos del petróleo. Son nuestras verdaderas batallas y la nanotecnología, al parecer, puede ayudarnos en este sentido…”

larguísimas. Por tanto, la posibilidad está ahí, el problema es que no sabemos cómo unir mil millones de millones de ellos. Solamente podemos unir un centenar a la vez, lo que supone unos pocos micrones, mucho menos que un milímetro, por ahora. Sin embargo, no hay ningún motivo teórico que nos impida lograrlo en el futuro.

materiales y nuevos proyectos en pro del crecimiento industrial, medico, científico, entre otros. El chiste es nunca dejar de intentarlo.

Nos enfrentamos a problemas acuciantes de sostenibilidad, de supervivencia, e intentamos forjar una sociedad que dependa menos del petróleo. Son nuestras verdaderas batallas y la nanotecnología, al parecer, puede ayudarnos en este sentido

Si utilizamos la tecnología (debido a que esta a estado presente desde hace muchos años ayudando a la evolución en muchas áreas de estudio) junto con la nanotecnología, se podrían crean nuevas formas de vencer la necesidad de dependencia al petróleo, se podría incluso crear un material que cumpla las mismas funciones que esta, pero que requiera menos exploración y conflictos entre países que los obtengan, que sea algo equitativo, que todos podamos tener acceso y que por supuesto sea menos contaminante para el planeta.