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• Steven Jaramillo

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Nanomater iales Puntos cuánticos

Nanotubos de carbono

Fecha de Fabricación, síntesis o descubrimiento Fue descubierto por primera vez en una matriz de vidrio y en soluciones coloidales a partir de 1981 por los científicos rusos Aleksey Eskimos y Alexander Efros234 5 y luego complementado por Louis E. Brus. El término «pozo cuántico» fue acuñado en 1988.

Existen diferentes opiniones en la comunidad científica acerca de quién descubrió los nanotubos de carbono. Aunque son muchos los

Dimensión

Característic as Están Un punto comprendido cuántico es s una generalment estructura e entre uno y cristalina a diez nanoescala nanómetros. que puede transformar la luz Un punto cuántico, generalment e es una nanoestruct ura semiconduct ora que confina el movimiento en las tres direcciones espaciales de los electrones de la banda de conducción y los huecos de la banda de valencia o excitones (pares de enlaces de electrones de la banda de conducción y huecos de la banda de valencia) Los Los nanotubos nanotubos de carbono, de carbono que tienen son tubos o un diámetro cilindros

Aplicaciones Los puntos cuánticos los podemos usar en optoelectrónica (fabricación de diodos laser emisores de luz más eficientes), biomedicina (Luz brillante y muy estable), paneles solares (Tercera generación de células fotovoltaicas), nuevos sistemas de iluminación (Rendimiento más eficiente)

Se han utilizado en materiales estructurales para electrónica, óptica, plásticos y

trabajos de investigación sobre estos materiales, a continuación, se mencionan solo algunas fechas importantes, por lo cual solo citare los 3 primeros casos. Aunque el el siguiente recuadro se habla del descubrimiento en 1991, pero la historia muestra algo diferente

– En 1903, el científico francés Pélabon observó filamentos de carbono en una muestra (para esta fecha aún no se tenían disponibles los microscopios electrónicos). – En 1950, el físico Roger Bacon, de la empresa Unión Carbide, estaba estudiando ciertas muestras de fibras de carbono y observó imágenes de nanopelusas o nanobigotes (traducción del inglés nanowhiskers) rectos y ahuecados. – En 1952, los científicos rusos Radushkevich y Lukyanovich publicaron fotos de imágenes de nanotubos de carbono sintetizados por ellos mismos y obtenidas con un microscopio electrónico, donde se observa claramente que son huecos.

mil veces menor que las fibras convencional es de carbono, fueron descubiertos en 1991 por el Dr. Sumio Iijima, de la corporación NEC. Se trata de una forma alotrópica del carbono, como lo son el grafito, el diamante, la forma nocristalina que conocemos de carbón común y los fullerenos. Hay dos tipos de nanotubos de carbono: la multicapa, que pueden tener entre 5 y 15 capas y gozan de mayor relevancia comercial; y los de capa sencilla, que, aunque tienen mejores propiedades son más difíciles de producir.

muy pequeños y muy delgados formados únicamente por átomos de carbono (C). Su estructura tubular es visible solo a través de microscopio s electrónicos. Se trata de un material sólido de color negro, formado por manojos o haces muy pequeños de varias decenas de nanotubos, enredados entre sí formando una red complicada.

Cada minúsculo nanotubo de carbono está formado por una o más láminas de grafito enrolladas sobre sí mismas. Se clasifican en nanotubos de pared Los de capa simple (una

otros productos del campo de la nanotecnología, de la industria aeroespacial y de la producción automotriz. Entre estas aplicaciones podemos encontrar. -Los nanotubos de carbono tienen un gran potencial en electrónica de vacío, nanodispositivos y almacenamiento de energía. Los CNTs pueden funcionar como diodos, transistores y relés (dispositivos electromagnético s que permiten abrir y cerrar circuitos eléctricos). También pueden emitir electrones al ser sometidos a un campo eléctrico o si se aplica un voltaje.

sencilla tienen un diámetro típico entre 1 y 2 nanómetros (nm, 10-9 metros), mientras que la multicapa tiene entre 8 y 12 nm. Su longitud puede ser de 10 µm

Fullereno

Los fullerenos fueron descubiertos en 1985 por Harold Kroto, Robert Curl y Richard Smalley, lo que les valió la concesión del Premio Nobel de Química en 1996.

El fullereno C60 es una molécula que consta de 60 átomos de carbono los cuales forman 12 pentágonos y 20 hexágonos sí dimensionam os los átomos para dar su radio aproximado átomo es:

sola lámina enrollada) y nanotubos de pared múltiple (dos o más cilindros uno dentro de otro). Los nanotubos de carbono son muy fuertes, tienen una alta resistencia a romperse y son muy flexibles. Conducen muy bien el calor y la electricidad. Además, conforman un material muy liviano Los fullerenos son un tipo de molécula de carbono con una construcción particular que utiliza formas físicas como una esfera o un tubo. Estas moléculas también pueden tener formas hexagonales

El uso de fullereno en procedimientos SPE miniaturizados se vio favorecido debido a su insolubilidad en agua y disolventes orgánicos y su baja tendencia a formar agregados [20, 26]. Además, los fullerenos tienen una estructura deficiente en electrones, lo

0,000 000 01 cm. Por lo que haciendo la conversión a nm seria de 0.1nm y para 60 átomos seria de 6 nm

y pentagonale s. Varios tipos de fullerenos incluyen «buckyballs» , que son esféricos. Los fullerenos cilíndricos también se denominan «buckytubes »o nanotubos de carbono. Una de las propiedades interesantes de los fullerenos es que pueden ser artificiales, o encontrarse en la naturaleza, por ejemplo, donde la construcción de elementos orgánicos naturales como el grafito tiene láminas de átomos de carbono dispuestos en hexágonos.

que favorece sus interacciones con compuestos que poseen grupos donantes de electrones [26]. Principalmente, los fullerenos se aplicaron como fases estacionarias cromatográficas en sensores electroquímicos y como materiales absorbentes en sistemas de flujo continuo [25]. Fullereno, en una minicolumna, se aplicó por primera vez para la preconcentración de Pb en la preparación de muestras [28].. Otro ejemplo del uso de una columna de fullereno para la especiación de Pb (compuestos inorgánicos de Pb y alquil plomo iónicos) fue en el agua de lluvia [29] , con el objetivo de preconcentrar el Pb formando complejos de dietilditiocarbam ato (DDTC) seguido de FAAS como estrategia de detección utilizando C 60

Grafeno

La historia del grafeno es un tanto curiosa. A pensar de ser en 2004 cuando se le atribuye su descubrimiento, cabe destacar que el grafeno ya fue descrito y se conocía desde la década de 1930.

En el grafeno la longitud de los enlaces carbonocarbono es de aproximada Incluso su origen se puede mente 142 atribuir a 1889, año en el que pm ya se conocía la posibilidad de (picómetros). poder formar filamentos de Es el carbono por descomposición componente térmica de hidrocarburos estructural gaseosos. básico de todos los Por lo tanto a la pregunta, ¿en demás qué año se descubrió el elementos grafeno? Podemos decir que grafíticos, la palabra grafeno fue incluidos el oficialmente adoptada en propio 1994 después de que se usara grafito, los como monocapa de grafito en nanotubos las ciencias superficiales. de carbono y los Pero como mencionamos fullerenos. anteriormente, no fue hasta 2004 cuando se descubrió su En este verdadera utilidad sentido, al grafeno se le ha definido como hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de anillos de solo seis átomos de carbono. La molécula más grande de este tipo contiene 222 átomos de carbono o 37

El grafeno es una sustancia compuesta por carbono puro, con átomos organizados en un patrón regular hexagonal, parecido al grafito. Es un material casi transparente . Una lámina de un átomo de espesor es unas 200 veces más resistente que el acero actual más fuerte, siendo su densidad más o menos la misma que la de la fibra de carbono, y unas cinco veces más ligero que el aluminio. Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano formado por átomos de carbono y enlaces covalentes

fullereno El grafeno se utiliza como blindaje antibalas, también se utiliza para los coches irrompibles y más seguros del mundo gracias a sus componentes altamente resistentes

Nanoshell

El descubrimiento de la nanoconcha fue realizado por la profesora Naomi J. Halas y su equipo en la Universidad de Rice en 2003.

«unidades de benceno» separadas. Por que se haría la conversión de los átomos en cm a nm que serian para los 6 átomos de carbono una dimensión de 0.6nm Nano conchas de oro resonantes a 660-980 nm y están disponibles con agentes de protección de polietilenglic ol (PEG) o polivinilpirrol idona (PVP), o en una formulación seca.

que se generan a partir de la superposició n de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.

Una nanocapa , o más bien un plasmón de nanocapa , es un tipo de nanopartícul a esférica que consta de un núcleo dieléctrico que está cubierto por una fina capa metálica (generalmen te de oro ). [1] Estas nanocapas involucran una cuasipartícul a llamada plasmón que es una excitación colectiva u oscilación cuántica de plasma donde los electrones

TRATAMIENTO DEL CANCER: Las nanopartículas con caparazón de oro, que son nanopartículas esféricas con núcleos de sílice y / o liposomas [6] y conchas de oro, se utilizan en la terapia del cáncer y la mejora de la bioimagen. Las sondas teranósticas , capaces de detectar y tratar el cáncer en un solo tratamiento, son nanopartículas que tienen sitios de unión en su caparazón que les permiten adherirse a una ubicación deseada (generalmente células cancerosas) y

oscilan simultáneam ente con respecto a todos los iones

luego se pueden obtener imágenes a través de imágenes de modalidad dual (una estrategia de imagen que utiliza rayos X e imágenes de radionúclidos ) y mediante fluorescencia del infrarrojo cercano. [7]La razón por la que se utilizan nanopartículas de oro se debe a sus vívidas propiedades ópticas que están controladas por su tamaño, geometría y plasmones de superficie. Las nanopartículas de oro (como las AuNP) tienen el beneficio de ser biocompatibles y la flexibilidad de tener múltiples moléculas diferentes y materiales fundamentales adheridos a su caparazón (casi cualquier cosa que normalmente se pueda unir al oro se puede unir a la nanocapa de oro, que se puede utilizar para

Fluoreno

La historia de los enes aromáticos bistricíclicos superpoblados (BAE, Fig. 1 ) se remonta a casi cien años, cuando se utilizaron para descubrir el fenómeno del termocromismo 1 . https://www.nature.com/arti cles/s42004-020-00345-6

Fluoreno / f l ʊər i n / o 9 H fluoreno es un compuesto orgánico con la fórmula (C 6 H 4 ) 2 CH 2 . Forma cristales blancos que exhiben un olor aromático característic o similar al de la naftaleno . Tiene una fluorescenci a violeta , de ahí su nombre. Para fines comerciales se obtiene a partir de alquitrán de hulla. [2] Es insoluble en agua y soluble en muchos disolventes orgánicos. Aunque a veces se clasifica

ayudar a identificar y tratar el cáncer). El tratamiento del cáncer solo es posible debido a la dispersión y absorción que se produce en los plasmónicos . El fluoreno es un precursor de otros compuestos de fluoreno; la especie parental tiene pocas aplicaciones. El ácido fluoreno-9carboxílico es un precursor de los productos farmacéuticos. La oxidación de fluoreno da fluorenona , que se nitra para dar derivados comercialmente útiles. El cloroformiato de 9-fluorenilmetilo (cloruro de Fmoc) se utiliza para introducir el grupo protector carbamato de 9fluorenilmetilo (Fmoc) en las aminas en la síntesis de péptidos . [2] Los polímeros de polifluoreno (donde el carbono 7 de una unidad está

como un hidrocarbur o aromático policíclico, el anillo de cinco miembros no tiene propiedades aromáticas. El fluoreno es ligeramente ácido. Aunque el fluoreno se obtiene a partir de alquitrán de hulla, también se puede preparar mediante deshidrogen ación de difenilmetan o . [2] Alternativam ente, se puede preparar mediante la reducción de fluorenona con zinc . [3] La molécula de fluoreno es casi plana, [4] aunque cada uno de los dos anillos de benceno es coplanario con el

unido al carbono 2 de la siguiente, desplazando dos hidrógenos) son conductores de electricidad y electroluminiscen tes , y se han investigado mucho como luminóforos en diodos emisores de luz orgánicos .

Nanocelulo sa

Películas delgadas

La terminología microfibrilada / nanocelulosa o (MFC) fue utilizada por primera vez por Turbak, Snyder y Sandberg a fines de la década de 1970 en los laboratorios ITT Rayonier en Whippany, Nueva Jersey , EE. UU. Para describir un producto preparado como un material tipo gel pasando pulpa de madera a través de un Homogeneizador de leche tipo Gaulin a altas temperaturas y altas presiones seguido de impacto de eyección contra una superficie dura. [ cita requerida]

El CNF es un material compuesto por fibrillas de celulosa de tamaño nanométrico con una relación de aspecto alta (relación de largo a ancho). Los anchos típicos de las fibrillas son de 5 a 20 nanómetros con una La terminología apareció amplia gama públicamente por primera vez de a principios de la década de longitudes, 1980 cuando se emitieron típicamente varias patentes y varios publicaciones a ITT Rayonier micrómetros. sobre una nueva

estas películas poseen un espesor que van en un intervalo de 1-100 nm en escala nanométrica

carbono central es un material que consta de nanofibras de celulosa, que son una cadena de moléculas de celulosa de forma tubular alargada

Las propiedades de la nanocelulosa (por ejemplo, propiedades mecánicas, propiedades de formación de película, viscosidad, etc.) lo convierten en un material interesante para muchas aplicaciones. -Papel y cartón - Compuesto - Comida -Productos higiénicos y absorbentes - Emulsión y dispersión Médico, cosmético y farmacéutico - Electrónica de base biológica y almacenamiento de energía - Lentejuelas de base biológica para la moda

Las propiedades ópticas de las películas delgadas, surgen de la interferencia y la reflexión. Las condiciones

La aplicación de películas delgadas en dispositivos optoelectrónicos ha progresado rápidamente en los recientes años. Los materiales en forma de

de interferencia básicas, dependen de si la reflexión implica un cambio de fase de 180 grados.

Nanoporos

En 1953 se inventó el contador Coulter para la contabilización y medición del tamaño de partículas a micro escala dispersas en electrolitos. Que consiste en un voltaje aplicado a través de una pequeña apertura que contiene dos cámaras llenas de electrolitos, las partículas se movían de una cámara a la otra y creaban pulsos de resistencia característicos para cada electrolito. En la década de 1990, Coulter encontró una manera de extender este principio a un nivel molecular con la introducción de los nanoporos con aperturas limitadas en el rango de 1 a 100 nm

Un nanoporo es un poro de tamaño nanométrico entre 1 y 100 nm

Un nanoporo es un poro de tamaño nanométrico . Puede, por ejemplo, ser creado por una proteína formadora de poros o como un agujero en materiales sintéticos como el silicio o el grafeno

películas delgadas se han utilizado ampliamente en conductividad o aislamiento de circuitos electrónicos, en dispositivos electrónicos, fotovoltaicos, recubrimientos ópticos de variadas áreas Cuando un nanoporo está presente en una membrana eléctricamente aislante , se puede utilizar como detector de una sola molécula . Puede ser un canal de proteínas biológicas en una bicapa lipídica de alta resistencia eléctrica , un poro en una membrana de estado sólido o un híbrido de estos: un canal de proteínas situado en una membrana sintética. El principio de detección se basa en monitorear la corriente iónica que pasa a través del nanoporo cuando se aplica voltaje a través de la membrana.

Nanofibras

Las nanofibras se produjeron por primera vez mediante electrohilado hace más de cuatro siglos. Comenzando con el desarrollo del método de electrohilado, el físico inglés William Gilbert (15441603) documentó por primera vez la atracción electrostática entre líquidos al preparar un experimento en el que observó una gota de agua esférica en una superficie seca deformarse en una forma de cono cuando se mantuvo

tamaño nanométrico entre 1 y 100 nm

Las nanofibras se pueden generar a partir de diferentes polímeros y, por lo tanto, tienen diferentes propiedades físicas y potenciales de aplicación.

Cuando el nanoporo es de dimensiones moleculares, el paso de moléculas (p. Ej., ADN) provocan interrupciones del nivel de corriente "abierto", lo que conduce a una señal de "evento de translocación". El paso de ARN o moléculas de ADN monocatenario a través del canal de alfahemolisina incrustado en la membrana (1,5 nm de diámetro), por ejemplo, provoca un bloqueo de ~ 90% de la corriente (medida en una solución de KCl 1 M). Las nanofibras tienen muchas aplicaciones tecnológicas y comerciales posibles. Se utilizan en ingeniería de tejidos, administración de fármacos, material de recubrimiento de semillas, diagnóstico de

debajo de un ámbar cargado eléctricamente

Grafano

El descubrimiento de 2004 consistió en lograr obtener el grafeno separado de la estructura del grafito, se obtuvo así el nuevo material, constituido por una sola capa bidimensional de carbono En 2009 la revista Scince reporto el descubrimiento del grafano

Dedímetro s

En 1998

El Grafano posee una estructura monocapa similar a la del grafeno,

Los átomos de carbono forman dos tipos de sólidos estables con propiedades físicas muy diferentes; el diamante y el grfito

cáncer, batería de litio-aire, sensores ópticos y filtración de aire. Material usado para altos esfuerzos mecánicos ya que posee 200 veces una mayor resistencia que el acero, parecido al diamante. Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio, soporte de radiaciones ionizantes.

El Grafano no conduce corriente eléctrica pero este material CONFECCION DE tiene super ULTRACONDENS resistencia ADORES mecánica, alta densidad y flexibilidad Entre 1,5y Molécula 13,5 nm Tridimensional deconstrucción arborescente

2)SOLUCION DE PROBLEMATICAS ACTUALES.

Solucionando problemáticas actuales: Enfermedades como el cáncer, que aún mata a muchas personas alrededor del mundo, debido a su diagnóstico tardío o difícil cura, dependencia del petróleo, problemas sanitarios, productos contaminantes derivados de la industria, y otras problemáticas, aquejan a la humanidad del S.XXI. Sin embargo, como ya ha aprendido a lo largo del programa de formación, los avances en nanotecnología han permitido vislumbrar soluciones altamente eficaces a dichas problemáticas. Así que para consolidar lo aprendido, 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:

PROBLEMATICA Alta tasa de mortalidad por el cáncer en todo tipo de población sin importar edad, sexo, etc Fabricación de papel, este proceso ha conllevado a muchos problemas forestales y ambientales

Mejora en la medicina, en este campo la nanotecnología tendría muchas aplicaciones, uno de ellas serian el control del Parkinson, que genera muchos problemas a las personas

NANOMATERIAL NANOSHELL(Implementación de la terapia nanoshell -Las nanocápsulas convierten la luz delláser en calor para destruir tumores) Nanocelulosa

Nano tubos de carbono o fullerenos

BENEFICIO Mayor expectativa de vida, cura de los diferentes tipos de cáncer

Estos recursos podrán ser empleados en la fabricación de papel, aumentando su resistencia y generando procesos más amigables con el ambiente. Gracias a la resistencia que tiene estos materiales y la facilidad de conductividad eléctrica se podrían crear nanobots con este material que se liguen a los nervios que afectan esta enfermedad y obteniendo la frecuencia exacta para la manipulación de neuronas y nervios estos dispositivos podrían controlar el desfase o la acción que descontrola los nervios que hacen que aparezca este ataque.

3)EL MUNDO DE ABAJO O DE ARRIBA.

Enunciado

Punto de vista de Harold Kroto “…Deberíamos empezar a ¡Sabemos que es posible, aprender a construir no porque justamente nosotros siempre desde arriba hacia somos así! Cuando alguien abajo sino lo contrario…” habla acerca de nanotecnología sin acabar de entender el concepto, muchas veces piensa en cosas muy pequeñas, partículas diminutas, y luego empieza a

Punto de vista personal Debemos saber aprovechar la nanotecnología que nos permite disponer de moléculas como su ensamble y así poder fabricar materiales necesarios para la creación e invención de nuevas y estructuras de categorías mayores que unidas a otras

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. “…Gracias a las propiedades Probablemente podríamos de resistencia a la tracción de construir puentes tan los nanotubos, tenemos la resistentes que no se vinieran posibilidad de revolucionar la abajo en caso de terremoto, o ingeniería civil…” aviones tan ligeros y potentes que, incluso si fallaran los motores, seguirían planeando durante distancias 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 “…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

…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

formaran una de mayor nivel hasta alcanzar la unidad deseada. Esto permite desarrollar y obtener una invención con buenos cimientos partiendo el disminuir hasta eliminar errores generando conocimiento del diseño desde lo particular a lo general y así tener la claridad del cómo funciona para seguir desarrollando nuevas creaciones incluyendo un nivel de confianza con incertidumbre de cero Las idas, proyectos, sueños hasta el momento están, tenemos las herramientas y la materia prima falta escudriñar un poco más para finíticar el uso adecuado de dichas herramientas. Podremos lograr todo lo que soñemos, solo no hay que dejar de soñar. (¿Cómo los antiguos científicos sin conocer y con menos herramientas descubrieron y crearon tantas cosas que hoy día tenemos?), (¿que no harían las mentes prodigiosas de hoy con la tecnología de nuestros días?) si se puede, hay que saber manejar la resistencia al cambio de muchas personas que verán lo venidero como abominación!) Sin duda la nano tecnología promete tanto que no se duda que acabe la guerra por el petróleo, llevándolo a un segundo plano, ya que se tendrá la fórmula del cómo no prescindir de ella (omitiendo su consumo) o del como existirá otra materia que supla

en este sentido…”

en este sentido…

su demanda con mejores características, sin que ocasione contaminación y sea renovable.