Nanomaterial

Fecha de fabricación, síntesis o

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Puntos CuánticosDescubierta en 1980 por Alexei Ekimov y

Louis Brus

Pueden contener desde 100 a 100.000

átomos, con un diámetro total de

partícula entre 2 a 10 nm, aunque existen

con mayores dimensiones pero menores a 100 nm

Son nanopartículas hechas de

nanoestructuras semiconductores.

Confina el movimiento en tres

direcciones espaciales. Son de manufacturación

barata. Son brillantes,

iluminadoras.

Puede usarse para mejorar la eficiencia de placas fotovoltaicas y reducir su coste. Su empleo para el estudio de procesos biológicos en organismos permite obtener una información clave de cómo funcionan muchas enfermedades y facilitar la obtención de tratamientos adecuados para ellas.Con los puntos cuánticos de materiales semiconductores, como arseniuro de indio y fosfuro de indio, en la optoelectrónica se fabrican diodos láser emisores de luz más eficientes que los usados hoy en lectores de CD, de códigos de barras y demás. En la Biomedicina, los puntos cuánticos emiten luz brillante y muy estable. Con ellos se obtienen imágenes de mucho contraste usando láseres menos potentes, y no existe el temor de que se apaguen. Además, la longitud de onda tan específica a la que brillan evita las superposiciones, y permite teñir a la vez muchas más estructuras que con los métodos de tinción tradicionales. En paneles solares experimentales, la tercera generación de células fotovoltaicas usa entre otras posibilidades las superficies con puntos cuánticos. El rendimiento es mayor que las células de primera y segunda generación y su fabricación es más barata. Nuevos sistemas de iluminación con un rendimiento más eficiente. Usados como pruebas fluorescentes en microscopia (de luz y microscopia electrónica).

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Nanotubos de CarbonoDesde finales del siglo XIX se conocía que la descomposición térmica de hidrocarburos gaseosos producía filamentos o fibras de carbono. Descubierta por Sumio Iijima en 1991. (MWCNT)

Los nanotubos de carbono son de dimensión uno.Diámetro promedio de poro (4V/4 por BET).

Contiene un gap de energía. Propiedades eléctricas, semiconductores, comportamiento resistivo, filtros RF. Longitud que permite un mejor control de las propiedades unidireccionales de los materiales resultantes. Capacitivo e inductivo.Elevada fuerza mecánica. Sus propiedades pueden modificarse encapsulando metales en su interior llegándose a obtener nanocables eléctricos o magnéticos, o bien gases

Metal y carbono.Una de las más interesantes aplicaciones de los nanotubos de carbono es el almacenamiento electroquímico de energía en electrodos de supercondensadores y baterías.Almacenamiento electroquímico de energía en electrodos de supe condensadores y baterías. En matrices poliméricas para mejoramiento de las propiedades eléctricas.Nanocircuitos: interconectores pueden usarse como filtros RF. Nanocircuitos: Diodos, Transistores. Transforman la luz en electricidad y

producen luz al inyectarles exceso de carga.

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Fullereno La primera vez que se encontró un fullereno fue en 1985

Dimensiones comprendidas entre 1 y 100 nm. Molécula de 20 átomos de Carbono (diámetro de 7 Å) es 100 millones de veces más pequeña que un balón de fútbol

Los fullerenos son moléculas con formas esferoidales que contienen desde 32 hasta 960 átomos de carbono sólidos moleculares, muy estables, ya que no poseen enlaces libres, y que dan lugar a sólidos moleculares blandos. Presentan propiedades electroactivas y de limitación óptica.

Los fullerenos se están usando hoy en día en la fabricación de prototipos de células fotovoltaicas orgánicas, donde se utilizan compuestos de carbono en lugar de silicio. En medicina, gracias a sus propiedades biológicas se implementan en recubrimiento de superficies, dispositivos conductores y en la creación de nuevas redes moleculares. Superconductividad logrando una resistencia de cero.

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GrafenoEn el año 2004 en la Universidad Manchester se descubrió como conseguirlo .Aunque fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim y Konstantin Novoselov.

En el grafeno la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 1,42 °A.Laminas y liquidas.

Elásticas casi transparentes. Es el material más resistentes, más fuerte que el diamante y más fino que el papel.Alta conductividad terminal. Alta conductividad eléctrica. Alta elasticidad (deformable). Alta dureza (resistencia a ser rayado).

Este versátil material permitirá fabricar desde dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes y baterías ultrarrápidas a potentes paneles solares, sin olvidar aplicaciones en aeronáutica, medicina y otros sectores que se investigan en la actualidad. Utilizadas en transistores, baterías, pantallas táctiles flexibles, en generación y almacenamiento de energía y en procesadores.

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NanoshellEl descubrimiento de la nanoshell fue hecho por el profesor J. Naomi Halas y su equipo en la Universidad de Rice en 2003.

Los microcanales tienen sección transversal rectangular y son 300 micras de ancho, 155 m de profundidad, y 0,45 m de largo.

Es un tipo de nanopartícula esférica que consta de un núcleo dieléctrico que está cubierto por una cáscara metálica delgada.

Aporte en salud. Nanopartículas esféricas con núcleos de sílice y conchas de oro, se utilizan en la terapia del cáncer y mejora la bioimágenes. En terapias que ayuden a combatir el cáncer para combatir las células malignas las Nanoshells son transportadas hasta el área de acción a través de la fagocitosis propiciando que las nanocápsulas sean engullidas por las membranas celulares malignas. Una vez localizadas en el interior el proceso de inducción fotovoltaica llevará a cabo la destrucción de las células cancerígenas sin afectar a las células sanas.

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FluorenoJ. Am. Chem. Soc. 90: 6544 (1968).El fluoreno se obtiene a partir del alquitrán de hulla, puede ser también preparado mediante la deshidrogenación del difenilmetano.

De 4 a 7 anillos aromáticos, fracción C22-C40. Tiene dos anillos bencénicos.

Forma cristales blancos que exhiben un olor aromático característico similar al del naftaleno. Es combustible. Tiene una fluorescencia violeta, y de aquí su nombre. Para propósitos comerciales es obtenido a partir del alquitrán de hulla. Es insoluble en agua y soluble en benceno y éter etílico.

El fluoreno es un precursor para obtener otros compuestos derivados; la especie padre tiene pocas aplicaciones. El ácido fluoreno-9-carboxílico es un precursor de productos farmacéuticos.Conductores de la electricidad y electroluminiscentes Como luminóforos en diodos orgánicos de emisión de luz. Se utiliza para hacer tintes, plásticos y pesticidas. Usado para introducir el grupo protector carbamato de 9-fluorenilmetilo (Fmoc) en aminas en síntesis de péptidos. El fluoreno tiene pocas aplicaciones.

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Nanocelulosa El término nanocellulose o Microfibrillated cellulose fue usado por primera vez en 1977, se le atribuyó al grupo de investigadores Turbak, Snyder y Sandberg.

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.

Es un material que consta de nanofibras de celulosa, que son una cadena de moléculas de celulosa de forma tubular alargada teniendo una marcada relación de aspecto longitud diámetro.Son increíblemente ligeras, super-fuertes, y conducen electricidad.

Utilizada en un material que sustituya al plástico o el vidrio. Para crear filtros que pueden purificar todo tipo de líquidos. Entonces sería posible obtener agua potable, filtrar la sangre durante las transfusiones, o incluso atrapar sustancias químicas peligrosas en los cigarrillos. Es un material muy poroso y súper absorbente que podría servir como sustituto a las compresas o incluso los tapones higiénicos. como un reemplazo bajo en calorías para los aditivos de hoy en día de hidratos de carbono utilizados como espesantes, portadores de aroma y estabilizadores de suspensión en una amplia variedad de productos alimenticios y es útil para la producción de rellenos, aplasta, chips, obleas, sopas, salsas, pudines, etc. En la elaboración de pantallas electrónicas flexibles, partes móviles para computadoras, armas livianas y vidrios blindados. En la elaboración de baterías que se recargan al ser

dobladas

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Peliculas Delgadas Se utilizaron inicialmente con fines decorativos en el siglo XVII. Las películas delgadas se forman por diversas técnicas, que incluyen depositación al vacío, depositación electrónica y depositación de vapor químico.

La película delgada más común es de óxido de estaño (IV), Sn O2.10 a la -7 mm hasta varias micras 10 a la -3 m.

La capa de material en el rango de fracciones de nanómetro hasta varios micrómetros de espesor. Las películas se aplican al vidrio con objeto de reducir las rayaduras y la abrasión y aumentar la lubricidad, es decir, la facilidad con que las botellas pueden deslizarse unas contra otras.

Las películas delgadas se usan en microelectrónica como conductores, resistores condensadores. También se usan ampliamente como recubrimientos ópticos en lentes para reducir la cantidad de luz reflejada en la superficie del lente y para proteger la lente. Recubrimientos sobre plásticos (tetrabricks Al+SiO). Lentes antirreflectoras y oftálmicas. Con la técnica de deposición asistida por iones se obtienen recubrimientos ópticos. Películas aplicables en espejo para láseres. Al ser un método de ataque se emplea para limpiar superficies y ponerlas

plano paralelas.

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Nanoporos En la década de 1990. Son hoyos de tamaño nanométrico (entre 1 y 100 nm).

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

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. Una de las aplicaciones más interesante 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. Estas

(nanoporos de estado sólido).

cadenas pueden ser de un solo segmento de ADN o la doble hélice.

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Nanofibras En el año 1985 se descubrieron. En 1996 Harry Koto recibió un premio Nobel por el descubrimiento de nanoparticulas. Se obtienen a partir de técnicas especiales que permiten obtener esas fibras ultrafinas, de propiedades muy particulares y de muy diversos usos.

Es una fibra polimérica con diámetro inferior a 500 nanómetros.

En el material nanofibroso la relación superficie-volumen es muy elevada. Las estructuras obtenidas generan sistemas dinámicos que pueden variar tanto el tamaño de los poros como la forma. Las propiedades de flexibilidad, tenacidad y resistencia a la tracción son imposibles de conseguir con otros materiales de estructuras convencionales.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.

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. Para principios activos e ingeniería de tejidos; prendas de vestir, implementos de limpieza y hasta productos industriales de catálisis, filtrados, barrera y aislamiento, pilas, transistores, óptica, tecnología de la información y del sector espacial. Muchos cirujanos utilizan injertos textiles bordados a máquina para favorecer la reparación de nervios y músculos. Telas espectrométrias, las cuales no sólo son capaces de detectar

luz, sino también de analizar colores. Estas telas se aplican en las pantallas computarizadas de fibras flexibles fotosensibles o en prendas militares protectoras.

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Grafano Descubierto enel 2004procedente delgrafito.

Es un cristal de un solo átomo de espesor con altísimas y muy raras propiedades conductoras. Un derivado del grafeno.

Procedente del grafito son muy flexibles, pesan poco y son muy resistentes. Es un aislante. Adición de un átomo de hidrógeno junto a cada uno.

Semiconductores y su uso ha sido pronosticado para muchas futuras aplicaciones en la electrónica y la fotónica. Fabricación de microchips o de transistores, desarrollo de ordenadores mucho más rápidos y con un menor consumo eléctrico que los actuales de silicio. Dispositivos adaptados a la fisionomía del ser humano: chalecos antibalas, cascos y multitud de elementos de protección que se emplean por diversos profesionales pasarán a ser mucho más ligeros y seguros. Posibilitará la creación de envases para

alimentos más seguros o recubrimientos para los muebles del hogar que impidan el desarrollo de bacterias en su superficie.

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Dendrimero 1988 Entre 1,5 y 13,5 nm Macromolécula tridimensional de construcción arborescente.

RevestimientoAgente activador de superficiesAgente descontaminanteTermoplásticoNuevos materiales eléctricosAplicación en medicina farmaciaCatalizadoresModificador de viscosidadSensor al responder a estímulos (disolventes químicos y luz)

Problemática Nanomaterial BeneficioUso descontrolado de bolsas plásticas (vidrio) está contribuyendo al calentamiento global y en consecuencia al aumento de los problemas de salud de las personas, ya requieren de unos 300 años para degradarse

Nanocelulosa Disminución en contaminación ambiental, contribuyendo a la disminución de calentamiento global y proliferación de enfermedades.

Cancer Moleculas que actúan como sensores capaces de destruir las celular cancerígenas.

Un artilugio de 2x0'8cm con componentes electrónicos como una pequeña batería, sensores, un receptaculo para las medicinas y un radiotransmisor, es uno de los primeros prototipos utilizado.Fue desarrollado en 1999 por el Ceotheor (Centro Tecnico de la Industria Relojera) de Besançon, Francia y la Fundacion Suiza para la Investigacion en Microelectronica con el objetivo del diagnostico y tratamiento de ciertas enfermedades cristalinas. Una vez ingerida la capsula, viaja hasta el intestino, donde registra una serie de parametros como la temperatura y la presencia de ciertos productos quimicos como hormonas. Con este aparato se puede transmitir informacion al medico, que decide en tiempo real la liberacion del farmaco o el despliegue de un minúsculo brazo articulado para la toma de muestras de liquidos o tejidos.

Consecución de injertos para pacientes

Nanofibras Rápida atención, disminución de tiempo de espera por consecución de donantes, rápida asimilación del paciente, ya que será compatible.

Enunciado Punto de vista de Harold Kroto Punto de vista personal“…Deberíamos empezar a aprender a construir no siempre desde arriba hacia abajo sino lo contrario…”

Sabemos que es posible, porque justamente nosotros somos así. 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. Se cree que es una gran herramienta o técnica empezar a construir desde abajo hacia arriba, lo cual antes no se usaba.

De cierta forma la nanotecnología ayuda al crecimiento potencial de nuevos materiales y descubrimientos científicos, usando esta como base de las construcciones actuales y las siguientes.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 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.

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

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 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

Las idas, proyectos, sueños hasta el momento están, tenemos las herramientas y la materia prima falta escudriñar un poco más para finiquitar el uso adecuado de dichas herramientas. Podremos lograr todo lo que soñemos, solo no hay que dejar de soñar. LA ingeniería civil se podría revolucionar con la nanotecnología sino también varias ingenierías y ciencias puras como la ingeniería civil.

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 en este sentido…”

Nos enfrentamos a una sociedad dependiente del petróleo como principal fuente de energía, los gobiernos tienden a gastar más dinero en esas fuentes que en el desarrollo de nuevas técnicas de producción y aprovechamiento de la energía.

Sin duda alguna la nanotecnología 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 presendir de ella o del como existirá otra materia que supla su demanda con mejores características, sin que ocasione contaminación y sea renovable.