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LA NANOTECNOLOGÌA
INTEGRANTESBALDEÓN KATIAROMERO BIANCAJIMÉNEZ LESLIE
SERNAQUE IVANIATORRES JAJAIRAORTEGA YELENA
JIMÉNEZ CHRISTIAN
INTRODUCCIÓN• La Nanociencia es el estudio del fenómeno y la
manipulación de la materia a escala nanométrica (0.1 a 100 nm), mientras que la nanotecnología se trata del diseño, caracterización, producción y aplicación de estructuras, dispositivos y sistemas a través del control del tamaño y la forma a nanoescala. • Son múltiples las áreas en las que la
nanotecnología tiene aplicaciones potenciales. • Las innovaciones basadas en nanotecnología
darán respuesta a gran numero de los actuales problemas y necesidades de la sociedad y suponen un enorme desafío para las futuras actividades industriales y económicas en las que, a menudo ya se le considera como el motor de la próxima revolución industrial.
1.LA NANOTECNOLOGÍA
CAPÍTULO 1
El término nanotecnología fue acuñado en 1974 por el profesor N. Taniguchi de la universidad de ciencia de Tokio en un artículo titulado "on the basic concept of nanotechnology“. En dicho artículo se hablaba de la nanotecnología como la tecnología que nos permitirá separar, consolidar y deformar materiales átomo a átomo o molécula a molécula.
Feyman, en 1959 fue el primero en sugerir de manera clara esta posibilidad, hubo que esperar hasta 1986 para que sus ideas se concretaran.
En ese año, E. Drexler publicó en su libro "Engines of creation" en el que describe como la nanomáquina serán capaces de construir desde ordenadores hasta maquina pesada, ensamblando molécula a molécula, ladrillo a ladrillo. Los encargados de realizar ese ensamblaje serán nanorobots ensambladores.
Desde que Feyman y Drexler asentaron los pilares de la nanotecnología ha habido un fuerte desarrollo experimental en los laboratorios. Muchos centros de investigación han partido de estas ideas para diseñar no tanto dispositivos concretos sino experimentos que demuestren las posibilidades de desarrollar esa "nueva" tecnología.
1.2 FORMAS DE CLASIFICAR A
LA NANOTECNOLOGÍA.
1. Fase de crecimiento de vapor
2. Fase líquida de crecimiento
3. Fase sólida de crecimiento
4. Crecimiento híbrido
DE ACUERDO A SU MEDIDA DE CRECIMIENTO.
DE ACUERDO A COMO SE FORMAN LOS PRODUCTOS
1. Nanopartículas por procesos coloidales
2. Nanorods o nanocables por soluciones liquidas-solidas
3. Films delgados por deposición atómicas de las capas
4. Materiales de masa nanoestructurada
1.3 SISTEMAS NANOELECTROMECÁNICOS
(NEMS).• Podemos definirlos como piezas o
engranaje cuyo tamaño mínimo es de aproximadamente 100nm. • Estos dispositivos suelen fabricarse
mediante técnicas de ataque químico, eléctrico, o fotónico sobre un apilamiento de diferentes materiales como polímeros o silicio.• Son los llamados dispositivos
micromecánicos, ya que pueden ser integrados con las tecnologías actuales basadas en silicio.
NANO MATERIALES
CAPÍTULO 2:
2.1 NUEVOS MATERIALES PARA UN NUEVO SIGLO
Disponer de nuevos y mejores materiales ha sido siempre una necesidad de las sociedades a lo largo de la historia de la humanidad.
El acero permitió construcciones más recientes y seguras, así como construir nuevas máquinas que posibilitaron la revolución industrial.
Los aceros pesados han sustituido al aluminio y polímero en los automóviles.
Las fibras sintéticas han remplazado los tejidos naturales en multitud de aplicaciones.
Los plásticos mejoraron el cartón; y así sucesivamente hasta hoy.
2.2 LOS FULLERENO
S.• Recientemente se han descubierto nuevas
formas de carbono que son muy prometedoras para la nanotecnología: el llamado C60, FULLERENO O BUCKI-BALL.
• Los fullerenos o buckyballs recibieron estos nombres en honor al arquitecto Richard Buckminster Fuller, quien diseño capsulas geodésicas basadas en hexágonos y pentágonos.
• Las aplicaciones nanotecnológicas se pueden derivar del uso de esta molécula que están todavía en base de estudio en muchos laboratorios del mundo y son muy variadas.
• Son un componente fundamental de lo que se llama electrónica molécula
• Se han hecho predicciones acerca de sus posibles aplicaciones en la biomedicina al ser una molécula rígida otras biomoleculas.
2.3 NANOTUBOS DE CARBONO: EL HILO
MÁGICO• Los nanotubos de carbono fueron descubiertos
de manera accidental en 1991 por S. Ijina, cuando este investigador estudiaba el depósito de carbono que se obtiene en una escala eléctrica de grafito.
• Los nanotubos de carbono son muy buenos conductores a temperatura ambiente pudiendo transportar elevadas densidades de corriente.
• Si introducimos defectos en la estructura podremos generar moléculas semiconductoras y así formar diodos con transistores: los dispositivos fundamentales de los aparatos electrónicos.
• Por otra parte son muy eficientes conductores de calor, tal vez los mejores conocidos hasta hoy y la a vez presentan un bajísimo coeficiente térmico de expansión.
• Los nanotubos de carbono son por tanto una de las grandes apuestas de la nanotecnología actual
2.4 TOP-DOWN Y BOTTOM UP• El primero, traducido como "de arriba hacia
abajo", refiriéndose a la generación de productos a partir de macro estructuras.
• El segundo, "de abajo hacia arriba", que considera el ensamble a partir de átomos o moléculas.
• Se utiliza para construir los diferentes dispositivos, componentes básicos muy variados tales como átomos ácidos nucleicos, proteínas, nanopartículas o nanotubos.
• Su interdisciplinariedad: Pero no solo las necesidades de combinar expertos en distintas técnicas y áreas del conocimiento
• El desarrollo de esta nueva ciencia requiere no solo la utilización de técnicas de fabricación, visualización y caracterización muy precisas, sino también una aproximación multidisciplinar que reúna a físicos, químicos, biólogos, tecnólogos y teóricos trabajando juntos y utilizando el mismo lenguaje
ASPECTO GLOBAL DE LA NANOTECNOLOGÍA
CAPÍTULO 3:
3.1 PRINCIPALES PAÍSES CONTRIBUYENTES
El desarrollo de esta tecnología es dominado por los Estados Unidos, Japón y Alemania quienes aportan anualmente casi el 52% de la inversión total mundial, equivalente a los 12,400 millones de dólares.
De ésta, el 51% corresponde a los gobiernos, el 43% a las empresas y el 6% a capital de riesgo.
El mercado mundial por tipo de producto se centra actualmente en los nanomateriales (86%).
Las nanoherramientas y nanodispositivos representan el 14% de ese mercado.
El 67% de empresas con
base nanotecnológica
son originarias de Estados UnidosLa operación de
las empresas internacionales
del sector de nanotecnología en el Mercado
Global se encuentra
principalmente en Estados
Unidos con el 57%
El 18% son de la Unión Europea
La operación de las empresas
internacionales del sector de
nanotecnología en el mercado
global se encuentra en
Alemania, Inglaterra y Suiza
conjuntan con el 21%
Un 8% se ubica en los países
de Asia y Medio Oriente
La operación de las empresas
internacionales del sector de
nanotecnología en el mercado
global se encuentra en
Japón con el 4%.
3.2 IMPACTO DEL USO DE LA NANOTECNOLOGÍA SOBRE LOS COSTOS DE
PRODUCCIÓN
• La evolución de las tecnologías tradicionales, utilizadas en la manufactura de componentes y artículos cada vez más eficientes, más pequeños, más funcionales, más económicos, etc.
• Este cambio de escala, representa un reto para el intelecto humano, puesto que ya no es posible medir, manipular, construir y ensamblar materiales y componentes en la misma forma en que lo hemos hecho hasta ahora, y en este sentido, la nanotecnología es una disciplina emergente que deberá resolver estos aspectos.
1.- La producción de plata, a la cual se le podría dar un gran valor agregado mediante la nanotecnología.
2.- La utilización de nanotubos de carbón (CNT) para fabricar fibras súper resistentes y su uso en la industria del blindaje corporal.
3.- conveniencia de sustituir los cables convencionales de aluminio reforzado con acero para la transmisión de energía eléctrica por fibras de nanotubos de carbón
Los ejemplos siguientes pueden servir como guía para hacer predicciones y proyecciones del comportamiento de los costos y beneficios económicos en la transición entre las tecnologías tradicionales y la nanotecnología.
3.3 IMPLICACIONES SOCIALES, MEDIOAMBIENTALES, ÉTICAS, LABORALES, DE SALUD Y EN MATERIA DE REGULACIÓN
• Uno de los aspectos relacionados con la nanotecnología que a corto plazo inquieta a los gobiernos, instituciones y población de estos países, es el relacionado con la toxicidad hacia las personas y el medio ambiente.
La Peligrosidad de las Nanopartículas• Efectos biológicos y químicos de las
nanopartículas en el cuerpo humano o en los ecosistemas naturales
Riesgo a su Exposición• Al efecto que la fuga, circulación y
concentración de nanopartículas pudieran tener en los organismos o ecosistemas
CONACYT
"Apoyos Complementario
s para el Establecimiento de Laboratorios
Nacionales e Infraestructura
Científica o Desarrollo
Tecnológico 2006"
"Convocatoria para
Presentación de Ideas para la
Realización de Megaproyectos de Investigación
Científica o Tecnológica
2006"
"Cluster de Nanotecnología en América del
Norte" que involucra recursos conjuntos por 16 millones de dólares en 5
años.
3.4 ORGANISMOS E
INSTITUCIONES QUE APOYAN EL DESARROLLO DE
LA NANOTECNOLOGÍ
A
APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGÍA EN
SECTORES TRADICIONALES
CAPITULO 4:
4.1 INTRODUCCIÓN• Las industrias de los sectores tradicionales se enfrentan en los últimos
años a una situación cada vez más compleja y difícil, marcada por un entorno abierto, globalizado y competitivo
• El uso de la nanotecnología para desarrollar productos con nuevas y mejores propiedades está despertando grandes expectativas por su potencial capacidad para dar origen a innovaciones radicales que se pueden traducir en productos de alto valor añadido para nuevos nichos de mercado.
4.2 NANOTECNOLOGÍAS EN EL TRANSPORTE
• Los futuros vehículos de transporte serán más ligeros y eficientes, con bajo consumo de combustibles y mínimas emisiones, inteligentes y con altos niveles de seguridad y confort de uso, y además, mucho más reciclables.
• Las versiones "avanzadas" –nanoestructuradas y/o nanoreforzadas- con alta resistencia y bajo peso, de los actuales aceros y materiales férreos, de las aleaciones ligeras de Al, Mg y de Ti, de los plásticos y materiales compuestos, etc., en combinación con nuevos recubrimientos, autorizaran reducciones crecientes de peso sea por las mayores propiedades específicas de cada material, o la sustitución del material del componente por otros más ligeros.
• Las mejoras realizadas permitirían alcanzar en el futuro reducciones de hasta el 20-30% del peso en aviones y automóviles.
4.3 NANOTECNOLOGÍAS EN LA ENERGÍA Y EL MEDIO AMBIENTE
• En estas áreas, la incidencia de las nanociencias y las nanotecnologías está basada en el control de propiedades, principalmente químicas, eléctricas y ópticas, de materiales a nivel nanométrico.
• Ciertas propiedades mecánicas de los nanomateriales también inciden en el área energética permitiendo nuevos materiales compuestos, recubrimientos, fibras, etc., fundamentales para los nuevos sistemas de producción, transporte, almacenamiento y distribución de la energía.
4.4 NANOTECNOLOGÍAS EN LAS TIC Y LA
ELECTRÓNICA• Hoy en día, la conexión es generalmente
inalámbrica (teléfono móvil, red wifi, etc.). En un futuro, estos sistemas de comunicación serán incluso de más fácil uso, hasta el punto de ser transparentes al usuario.• En este sentido, se necesitara de la
nanoelectrónica no solamente para lograr la miniaturización de los dispositivos de comunicación, sino para lograr una mayor funcionalidad en términos del número de canales de comunicación.
• Por consiguiente, se requerirá incrementar la integración de MEMS de radiofrecuencia y de arquitecturas RF que permitan compartir los circuitos entre diferentes canales de RF y esquemas de modulación.• La necesidad de mantener
activados a estos dispositivos durante largos periodos de tiempo entre recargas de las baterías o incluso autónomos en términos de fuentes de alimentación, se necesitaran dispositivos de recolección de energía (energy scavening) que adquieran y almacenen energía del medio ambiente local.
4.5 NANOTECNOLOGIAS EN LA SALUD Y LA BIOTECNOLOGÍA
• La nanotecnologías básicas provenientes de la física y la química se integra con la biología molecular para desarrollar u nuevo campo de investigación e innovación denominado nanobiotecnología.
• La nanobiotecnología aplicada al a medicina, se fundamenta en una mejor comprensión de los procesos biológicos mediante la utilización de las herramientas "nano“
• Los desarrollos obtenidos por la nanobiotecnología permiten desarrollar aplicaciones en otros ámbitos como la seguridad alimentaria o cosmética. El uso de las nuevas tecnologías resulta también esencial en la industria alimentaria y puede ser una de las claves en los productos innovadores.
4.6 NANOTECNOLOGÍA EN LA MILICIA• Son muy pocas las potenciales aéreas de aplicación en las que no están
implicados los militares, ya sean relativas al transporte, salud, comunicaciones o informática.
• Importantes empleadores de personal y de equipo
• Ejemplo: energía más barata o formas de transporte y asistencia médica más eficaces
EN PRIMER LUGAR
• Puede adoptar la tecnología desarrollada en los laboratorios universitarios o privados para sus propios fines.
EN SEGUNDO LUGAR
• Tienen sus propios intereses especiales en la nanotecnología, incluida la mejora de los sistemas armamentísticos existentes y el desarrollo de nuevas armas.
EN TERCER LUGAR
Haga clic en el icono para agregar una imagen• Los militares patrocinan, se asocian
o trabajan mano a mano con los investigadores gubernamentales, universitarios o de empresas privadas, y en última instancia constituyen un mercado potencial enorme para las empresas que trabajan en este campo.
• El ejército norteamericano es uno de los buscadores de patentes más agresivos en lo relativo a descubrimientos nanotecnológicos.
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GRACIAS!!!